基于plc的直流礦井提升機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及礦井提升系統(tǒng)技術領域，具體為一種基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]煤礦企業(yè)作為高危行業(yè)，其安全與國家、企業(yè)乃至每個家庭的利益都息息相關。礦井提升機是礦山企業(yè)重要的設備之一，其高效、安全的運轉生產(chǎn)對煤礦系統(tǒng)能都有著十分重要的意義，故人稱礦山的咽喉，地位極其關鍵。
[0003]對于電力傳動來說礦井提升機作為位能負載較為復雜，電機在四個象限內出現(xiàn)經(jīng)常周期化的啟動和制動，以及它的反向運轉。這些機械特性嚴格要求加速度調控以及最終的停車位都不能出半點差錯。井下生產(chǎn)和工作人員的生命安危都與礦井提升機的性能與安全可靠程度緊密相關，一旦出現(xiàn)事故，礦山的生產(chǎn)肯定會受到影響，引起人員傷亡以及設備損壞，造成的經(jīng)濟損失不可估量。這就對提升系統(tǒng)的安全性能提出了極高的要求。
[0004]本實用新型公開了一種基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，作為煤礦的核心設備，這就對提升系統(tǒng)的安全性能提出了極高的要求。基于雙PLC冗余控制實現(xiàn)的S曲線速度給定的平滑運行及全數(shù)字控制和全自動化檢測控制的直流調速，保證了提升機的穩(wěn)定可靠運行。同時輔以軟件程序規(guī)程進一步提高了系統(tǒng)自動化水平。保證了礦井的安全和穩(wěn)定的生產(chǎn)的實現(xiàn)，并且對電氣傳動技術學科的發(fā)展有很高的應用價值。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型目的是提供一種基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，已解決現(xiàn)有技術可靠性和安全性上的難題。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型所采取的技術方案為:基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于包括:s型曲線行程控制模塊，全數(shù)字化直流調速模塊，基于雙PLC冗余技術控制的軟件模塊。S型曲線行程控制模塊包括加速段，勻速段和減速段。全數(shù)字化直流調速模塊包括主回路模塊，勵磁模塊和過壓保護單元。同時以基于雙PLC冗余技術進行軟件控制，將PLC作為中間環(huán)節(jié)，利用雙PLC冗余控制實現(xiàn)的S曲線速度給定的平滑運行及全數(shù)字控制和全自動化檢測控制的直流調速。
[0007]所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于包括:以S型曲線為基礎，加速階段采用實際給定，減速階段采用速度給定的方式，爬行階段則輔以行程給定算法。采用雙PLC冗余控制，在各階段內進行雙重速度監(jiān)視與保護，使提升機的運行的更加安全穩(wěn)定可靠。
[0008]所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于包括:整流裝置基于轉速電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，將與給定信號差值經(jīng)過一系列調節(jié)器后的輸出作為回饋，從而控制電壓以調節(jié)轉速。當突加給定產(chǎn)生一個恒值電流沖擊時，閉環(huán)反饋信號可使系統(tǒng)趨于穩(wěn)態(tài)，成為無靜差實時調速系統(tǒng)，獲得相對較好的系統(tǒng)特性。
[0009]所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于:調速系統(tǒng)主回路選用的是DCS800系列四象限運行的全數(shù)字直流調速裝置，根據(jù)電機參數(shù)急裝機容量來選擇調速裝置的容量，直流模塊(功率柜)采用ABB公司DCS800-S02-4000-07(690V，4000A)。根據(jù)電網(wǎng)環(huán)境條件、電機運行特點、行程與控制距離來選擇輸入、輸出以及保護元器件。勵磁回路勵磁模塊選用ABB公司DCS800-S02-0125-04+S199(400V，140A)和過壓保護單元DCFS06-0140-51。
[0010]所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于包括:所述雙PLC冗余控制系統(tǒng)的構成原理是采用兩套PLC設備，其中一套為主控機，另一套為監(jiān)控機，兩套PLC同時獨立在線運行，相互監(jiān)視彼此的運行及通訊狀況，當主控機發(fā)生故障，監(jiān)控機立即投入工作，防止事故進一步發(fā)生。
[0011]本實用新型的優(yōu)點是:本實用新型具有實現(xiàn)安全可靠平穩(wěn)的提升，操作簡單方便，設備運行安全可靠，同時易于擴展和維護等諸多優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型系統(tǒng)的原理圖。
[0013]圖2為本實用新型系統(tǒng)的結構圖。
【具體實施方式】
[0014]系統(tǒng)原理圖如圖1所示，基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)以雙PLC冗余技術進行軟件控制，將PLC作為中間環(huán)節(jié)，利用PLC實現(xiàn)礦井提升機S型曲線的給定，在各階段內進行雙重速度監(jiān)視與保護，使得提升機的運行的更加安全穩(wěn)定可靠。雙PLC冗余控制系統(tǒng)采用兩套PLC設備，主控權轉移與狀態(tài)監(jiān)控由程序控制。兩套PLC同時獨立在線運行，相互監(jiān)視彼此的運行及通訊狀況，一旦主控機PLC出現(xiàn)故障，監(jiān)控機PLC立即取得主控權。兩套PLC互相監(jiān)視，共同協(xié)作。在直流調速系統(tǒng)中一套PLC為操作保護系統(tǒng)，承擔邏輯操作控制以及故障的識別和處理的責任，實現(xiàn)全數(shù)字控制；另一套PLC為行程控制系統(tǒng)進行全自動化檢測。
[0015]系統(tǒng)結構圖如圖2所示，主要包括S型曲線行程控制模塊，全數(shù)字化直流調速模塊，基于雙PLC冗余技術控制的軟件模塊。S型曲線行程控制模塊包括加速段，勻速段和減速段。以S型曲線為基礎，加速階段采用實際給定，減速階段采用速度給定的方式，爬行階段則輔以行程給定算法進行綜合控制。全數(shù)字直流調速系統(tǒng)主回路設計為高壓開關柜—主變壓器一進線斷路器一直流模塊(功率柜)一直流快速開關一主電機。選用DCS800系列四象限運行的全數(shù)字直流調速裝置，根據(jù)電機參數(shù)急裝機容量來選擇調速裝置的容量?，F(xiàn)場主變壓器的二次電壓為700V，對應功率柜電源電壓等級應選擇690V檔，原系統(tǒng)主回路額定負載下長期運行電流為2300A，按系統(tǒng)1.5倍的過載倍數(shù)計算，應選擇4000A檔位。故直流模塊(功率柜)采用ABB公司DCS800-S02-4000-07(690V，4000A)。根據(jù)電網(wǎng)環(huán)境條件、電機運行特點、行程與控制距離來選擇輸入、輸出以及保護元器件。勵磁回路設計為低壓斷路器一勵磁變壓器一熔斷器一勵磁模塊一過壓保護模塊一主電機。觀察提升現(xiàn)場的電機勵磁電壓/電流為10 V/55A，勵磁可逆，故勵磁回路勵磁模塊選用ABB公司DCS800-S02-0125-04+S199 (400V, 140A)和過壓保護單元 DCFS06-0140-51。同時以基于雙PLC冗余技術進行軟件控制，將PLC作為中間環(huán)節(jié)，一套在直流調速系統(tǒng)中承擔邏輯判斷以及故障的識別和處理的責任；另一套PLC完成S曲線的行程控制，因此能夠在減速階段內進行雙重速度監(jiān)視與保護，使得提升機的運行的更加安全穩(wěn)定可靠。實現(xiàn)平滑的速度曲線控制，減少了尖峰電荷對電網(wǎng)和提升系統(tǒng)造成的沖擊。雙PLC冗余控制系統(tǒng)采用兩套PLC設備，主控權轉移與狀態(tài)監(jiān)控由程序控制。兩套PLC同時獨立在線運行，其中具有主控權的主控機PLC控制I/O輸入、輸出，而監(jiān)控機PLC的外部控制線路和主控機的一致，進行數(shù)據(jù)的采集和處理，將實時數(shù)據(jù)通過信號系統(tǒng)輸出，由信號顯示器顯示，卻不對外輸出動作。兩套PLC之間相互監(jiān)視彼此的運行及通訊狀況，一旦主控機PLC出現(xiàn)故障，監(jiān)控機PLC立即取得主控權投入工作，防止事故進一步發(fā)生。同時為系統(tǒng)運轉提供動力支撐及維持機器正常運行，加入了液壓制動站和潤滑油站。并為系統(tǒng)安全可靠運作而設置了安全回路。
【主權項】
1.基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于包括:s型曲線行程控制模塊，全數(shù)字化直流調速模塊，基于雙PLC冗余技術控制的軟件模塊；S型曲線行程控制模塊包括加速段，勻速段和減速段；全數(shù)字化直流調速模塊包括主回路模塊，勵磁模塊和過壓保護單元；同時以基于雙PLC冗余技術進行軟件控制，將PLC作為中間環(huán)節(jié)，利用雙PLC冗余控制實現(xiàn)的S曲線速度給定的平滑運行及全數(shù)字控制和全自動化檢測控制的直流調速。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于:以S型曲線為基礎，加速階段采用實際給定，減速階段采用速度給定的方式，爬行階段則輔以行程給定算法；采用雙PLC冗余控制，在減速階段內進行雙重速度監(jiān)視與保護，使提升機的運行的更加安全穩(wěn)定可靠。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于:整流裝置基于轉速電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，將與給定信號差值經(jīng)過一系列調節(jié)器后的輸出作為回饋，從而控制電壓以調節(jié)轉速；當突加給定產(chǎn)生一個恒值電流沖擊時，閉環(huán)反饋信號可使系統(tǒng)趨于穩(wěn)態(tài)，成為無靜差實時調速系統(tǒng)，獲得相對較好的系統(tǒng)特性。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于:調速系統(tǒng)主回路選用DCS800系列四象限運行的全數(shù)字直流調速裝置，根據(jù)電機參數(shù)急裝機容量來選擇調速裝置的容量；根據(jù)電網(wǎng)環(huán)境條件、電機運行特點、行程與控制距離來選擇輸入、輸出以及保護元器件；勵磁回路勵磁模塊選用ABB公司DCS800-S02-0125-04+S199和過壓保護單元 DCFS06-0140-51。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述雙PLC冗余控制系統(tǒng)的構成原理是采用兩套PLC設備，其中一套為主控機，另一套為監(jiān)控機，兩套PLC同時獨立在線運行，相互監(jiān)視彼此的運行及通訊狀況，當主控機發(fā)生故障，監(jiān)控機立即投入工作，防止事故進一步發(fā)生。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于PLC的直流礦井提升機控制系統(tǒng)。包括S型曲線行程控制模塊，全數(shù)字化直流調速模塊，基于雙PLC冗余技術控制的軟件模塊。S型曲線行程控制模塊包括加速段，勻速段和減速段。全數(shù)字化直流調速模塊包括主回路模塊，勵磁模塊和過壓保護單元。以基于雙PLC冗余技術進行軟件控制，將PLC作為中間環(huán)節(jié)，實現(xiàn)S型曲線速度給定的平滑運行及全數(shù)字控制和全自動化檢測控制的直流調速。減少了尖峰電荷對電網(wǎng)和提升系統(tǒng)造成的沖擊，延長了機械的使用壽命，降低了成本。簡化了傳統(tǒng)繼電器的復雜接線，實現(xiàn)了全數(shù)字化調速與平穩(wěn)提升的完美結合，操作簡單方便，設備運行安全可靠，同時易于擴展和維護。
【IPC分類】B66B1-06, B66B5-02
【公開號】CN204474065
【申請?zhí)枴緾N201520076597
【發(fā)明人】羅倩
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年2月3日