專利名稱：交流變頻提升機plc冗余控制裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種交流變頻提升機的控制裝置，尤其涉及一種交流變頻提升機PLC 冗余控制裝置。
背景技術(shù)：
煤礦交流提升機應用PLC控制是比較成熟的技術(shù)，其中控制方法主要有兩種，一種方法是通過改變交流提升機電動機轉(zhuǎn)子電流來實現(xiàn)速度控制，另外一種方法是通過變頻器改變交流提升機電動機電源頻率來實現(xiàn)速度控制。應用可編程控制器PLC來實現(xiàn)交流變頻提升機的控制，是比較可靠、穩(wěn)定、應用廣泛的控制方法；部分交流變頻提升機控制，目前雖然也采用了雙PLC控制，但不都是真正意義的冗余控制。部分交流變頻提升機PLC控制裝置采用一個PLC主控，另一個PLC監(jiān)視，當監(jiān)視PLC檢測到主控PLC故障時，監(jiān)視PLC報警或者停止提升機工作。部分交流變頻提升機PLC控制裝置采用一個PLC主控，另一個PLC監(jiān)控，監(jiān)控PLC起到主控PLC的部分保護作用，只在提升機出現(xiàn)危險工況時，進行保護，停止提升機工作，相當于主控PLC的后備保護。以上所述交流變頻提升機控制裝置，包括采用雙PLC的控制裝置，都存在兩個不足之處一、監(jiān)控PLC數(shù)據(jù)采集不全面，只采集部分特別重要的運行參數(shù)，監(jiān)控PLC沒有完全的控制功能，不能實現(xiàn)冗余控制，當主控PLC故障時，提升系統(tǒng)停止工作，不能實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)，即使檢修，也必須更換主控PLC或者其故障模塊，提升系統(tǒng)才能重新工作。二、提升系統(tǒng)的減速不可靠，由于交流變頻提升機控制裝置的自動減速采用的是位置原則，也就是到了一定的位置才減速，所以，如果主控PLC用于位置檢測的測速模塊或者速度控制模塊出現(xiàn)故障，提升機就不能正常減速，就會出現(xiàn)過速，引起過速保護。監(jiān)控PLC沒有速度調(diào)節(jié)控制功能，只在過速和其他危及安全運行工況時起后備保護作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用兩套完全相同的PLC及其模塊的交流變頻提升機 PLC冗余控制裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種交流變頻提升機PLC冗余控制裝置，其特征是提升機全部數(shù)字量輸入信號同時送入1#數(shù)據(jù)采集模塊和2#數(shù)據(jù)采集模塊，提升機全部模擬量輸入信號經(jīng)模擬信號隔離模塊隔離、放大、分配，分別送入相同的模擬量輸入信號至1#數(shù)據(jù)采集模塊和2#數(shù)據(jù)采集模塊，1#數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號送入1#PLC控制器，2#數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號送入2#PLC控制器，1#PLC控制器、2#PLC控制器、人機界面和通訊模塊相連，相互通過通訊模塊通信和交換數(shù)據(jù)，1#PLC控制器通過1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出提升機控制信號和提升機模擬調(diào)速信號，2#PLC控制器通過2#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出提升機控制信號和提升機模擬調(diào)速信號，1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機控制信號和2#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機控制信號同時控制變頻調(diào)速裝置的運行、停止、制動、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機模擬調(diào)速信號與姊數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機模擬調(diào)速信號通過模擬信號比較模塊進行比較，速度小的模擬調(diào)速信號控制變頻調(diào)速裝置的速度，從而保證任何單獨一個PLC 軟硬件故障時，提升機需要減速時可靠減速，變頻調(diào)速裝置直接控制提升機電動機的運行、 停止、制動、正傳、反轉(zhuǎn)和運行速度。本發(fā)明的優(yōu)點效果在于由于本發(fā)明交流變頻提升機PLC冗余控制裝置采用兩套完全相同的PLC及其模塊，兩套PLC具備同時對交流變頻提升機相同的控制功能，當一套 PLC出現(xiàn)故障時，故障PLC自動失去控制權(quán)限，并通過另一套PLC實現(xiàn)報警。不但提升系統(tǒng)不會因為一套PLC故障而停機。而且，由于速度控制模塊也是冗余的，系統(tǒng)的速度控制采用低速優(yōu)先原則，能夠在需要減速時可靠減速，解決了原控制裝置減速不可靠的問題，實現(xiàn)真正意義上的雙PLC冗余控制，交流變頻提升機PLC冗余控制裝置采用軟件和硬件的自診斷以及硬件的冗余來實現(xiàn)雙PLC冗余控制，使用效果好。


圖1為本發(fā)明的組成示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明本發(fā)明如圖1所示，交流變頻提升機PLC冗余控制裝置由1#數(shù)據(jù)采集模塊，1#PLC 控制器，1#數(shù)據(jù)輸出模塊，變頻調(diào)速裝置，提升機電動機，模擬信號隔離模塊，人機界面，通訊模塊，模擬信號比較模塊，2#數(shù)據(jù)采集模塊，2#PLC控制器，2#數(shù)據(jù)輸出模塊等構(gòu)成。提升機全部數(shù)字量輸入信號同時送入1#數(shù)據(jù)采集模塊和2#數(shù)據(jù)采集模塊。提升機全部模擬量輸入信號經(jīng)模擬信號隔離模塊隔離、放大、分配，分別送入相同的模擬量輸入信號至1#數(shù)據(jù)采集模塊和2#數(shù)據(jù)采集模塊。1#數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號送入1#PLC控制器，2# 數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號送入2#PLC控制器。1#PLC控制器、2#PLC控制器、人機界面和通訊模塊相連，相互通過通訊模塊通信和交換數(shù)據(jù)。1#PLC控制器通過1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出提升機控制信號和提升機模擬調(diào)速信號， 2#PLC控制器通過2#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出提升機控制信號和提升機模擬調(diào)速信號。1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機控制信號和2#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機控制信號同時控制變頻調(diào)速裝置的運行、停止、制動、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。從而保證任何單獨一個PLC軟硬件故障時，提升機可靠安全控制。1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機模擬調(diào)速信號與2#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機模擬調(diào)速信號通過模擬信號比較模塊進行比較，速度小的模擬調(diào)速信號控制變頻調(diào)速裝置的速度，從而保證任何單獨一個PLC軟硬件故障時，提升機需要減速時可靠減速。變頻調(diào)速裝置直接控制提升機電動機的運行、停止、制動、正傳、反轉(zhuǎn)和運行速度 (電源頻率)。交流變頻提升機PLC冗余控制裝置增加了冗余的數(shù)據(jù)采集模塊，采用模擬信號隔離模塊，將模擬信號隔離、分配為完全相同的兩路信號供兩套PLC數(shù)據(jù)采集模塊采集。兩套PLC同時采集相同的提升機運行數(shù)據(jù)，由于采集的對象一致，數(shù)據(jù)采集模塊各自獨立、互不干擾，所以，任何一套PLC或其模塊故障時，另一套PLC具有完整可靠的提升機運行數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)完全控制。交流變頻提升機PLC冗余控制裝置增加了冗余的數(shù)據(jù)輸出模塊，兩套PLC通過各自的數(shù)據(jù)輸出模塊(數(shù)字量輸出、模擬量輸出)同時控制提升機的啟動、停止、加速、等速運行、減速、爬行、制動和緊急制動。確保任何單獨一套PLC或其模塊故障時，另一套PLC具有完整可靠的控制功能。交流變頻提升機PLC冗余控制裝置增加了 PLC故障的軟件和硬件自診斷功能。一套PLC自身故障時，自動失去控制功能，由另一套PLC控制。同時，完好的一套PLC通過軟件和硬件的方法自動檢測出另一套PLC的運行情況，自動發(fā)出故障報警，并剝奪故障PLC的控制權(quán)限。交流變頻提升機PLC冗余控制裝置增加了速度控制的模擬信號比較模塊，即采用低速優(yōu)先的原則，通過模擬信號比較模塊對兩套PLC輸出的速度控制調(diào)節(jié)信號進行比較， 速度低的模擬信號優(yōu)先控制調(diào)節(jié)，當一套PLC出現(xiàn)軟件或硬件減速錯誤時，另一套PLC確保提升系統(tǒng)可靠減速。交流變頻提升機PLC冗余控制裝置軟件通過通訊，比較兩套PLC的重要參數(shù)的測量誤差在允許的范圍之內(nèi)。當誤差超出一定范圍可能引起同步控制矛盾時，提醒操作人員確認選擇正確的測量參數(shù)，確認后，系統(tǒng)自動按確認數(shù)值修正累積誤差。保證兩套PLC冗余控制的同步。交流變頻提升機PLC冗余控制裝置實現(xiàn)了交流變頻提升機的雙PLC冗余控制，當任意單獨一套PLC或其模塊出現(xiàn)故障時，提升系統(tǒng)連續(xù)可靠運行。當一套單獨PLC的速度檢測、速度控制模塊或者軟件出現(xiàn)速度控制故障時，提升系統(tǒng)能可靠減速。交流變頻提升機PLC冗余控制裝置用于新交流變頻提升機控制系統(tǒng)的設計。也可用于已經(jīng)投入的交流變頻提升機控制的技術(shù)改造工程。僅僅通過增加冗余部分的PLC、PLC 模塊、速度比較模塊、通訊模塊等，并修改原系統(tǒng)的軟件，即可把已經(jīng)投入的交流變頻提升機PLC控制裝置改成冗余控制裝置，提高原控制系統(tǒng)的可靠性、安全性等各項性能指標。本交流變頻提升機PLC冗余控制裝置在安徽省淮南市東方煤礦主井交流變頻提升機和河南省新密市錦玉煤礦副井交流變頻提升機上實施了技術(shù)改造工程。調(diào)試階段，在生產(chǎn)現(xiàn)場模擬單套PLC故障、模塊故障等工況，提升系統(tǒng)正常連續(xù)工作。模擬單個PLC的速度檢測和速度控制模塊故障，提升機能可靠減速。現(xiàn)在，這兩套控制裝置運行正常可靠。
權(quán)利要求
1. 一種交流變頻提升機PLC冗余控制裝置，其特征是提升機全部數(shù)字量輸入信號同時送入1#數(shù)據(jù)采集模塊和2#數(shù)據(jù)采集模塊，提升機全部模擬量輸入信號經(jīng)模擬信號隔離模塊隔離、放大、分配，分別送入相同的模擬量輸入信號至1#數(shù)據(jù)采集模塊和2#數(shù)據(jù)采集模塊，1#數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號送入1#PLC控制器，2#數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號送入2#PLC控制器，1#PLC控制器、 2#PLC控制器、人機界面和通訊模塊相連，相互通過通訊模塊通信和交換數(shù)據(jù)，1#PLC控制器通過1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出提升機控制信號和提升機模擬調(diào)速信號，2#PLC控制器通過姊數(shù)據(jù)輸出模塊輸出提升機控制信號和提升機模擬調(diào)速信號，1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機控制信號和2#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機控制信號同時控制變頻調(diào)速裝置的運行、停止、 制動、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，1#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機模擬調(diào)速信號與2#數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機模擬調(diào)速信號通過模擬信號比較模塊進行比較，速度小的模擬調(diào)速信號控制變頻調(diào)速裝置的速度，從而保證任何單獨一個PLC軟硬件故障時，提升機需要減速時可靠減速，變頻調(diào)速裝置直接控制提升機電動機的運行、停止、制動、正傳、反轉(zhuǎn)和運行速度。
全文摘要
一種采用兩套完全相同的PLC及其模塊的交流變頻提升機PLC冗余控制裝置，提升機全部數(shù)字量輸入信號同時送入兩個數(shù)據(jù)采集模塊，提升機全部模擬量輸入信號分別送入相同的模擬量輸入信號至兩個數(shù)據(jù)采集模塊，兩個數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)字量輸入信號和模擬量輸入信號分別送入兩個PLC控制器，兩個PLC控制器、人機界面和通訊模塊相連，兩個PLC控制器分別通過兩個數(shù)據(jù)輸出模塊輸出提升機控制信號和提升機模擬調(diào)速信號，兩個數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機控制信號同時控制變頻調(diào)速裝置，兩個數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的提升機模擬調(diào)速信號通過比較，速度小的模擬調(diào)速信號控制變頻調(diào)速裝置的速度。
文檔編號B66B5/02GK102491141SQ20111035972
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者李善明, 段濤, 黃歸 申請人:山東科邦自動化工程有限公司