一种矿用提升机电控装置系统及控制方法 |
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| 申请号 | CN201510649798.7 | 申请日 | 2015-10-10 | 公开(公告)号 | CN105302052A | 公开(公告)日 | 2016-02-03 |
| 申请人 | 唐山开诚电控设备集团有限公司; | 发明人 | 许开成; 李愈清; 柴杰; 张凤海; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种矿用提升机电控装置系统及控制方法，包括提升机 电机 正转和反转运行控制、 变频器 频率 给定、工作闸控制、安全闸控制及双线制控制。通过PLC对变频器正转和反转的控制来实现对电机的正、反转控制，由PLC控制变频器的频率给定来完成对电机运行速度的控制。正常工作的情况下，通过 制动 手柄 完成制动 力 矩的控制，紧急情况下采用安全制动，安全制动分为二级制动控制和一级制动控制。本系统采用两套PLC同时工作，能安全可靠的控制提升机的运行，有效地提高生产效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种矿用提升机电控装置系统，其特征在于：该电控装置系统由电机正、反转运行控制、变频器频率给定、工作闸控制、安全闸控制和双线制控制五部分组成；电机正、反转运行控制部分包括：第一PLC（101）、第二PLC（102）、继电器一（ 103 ）、继电器二( 104 )、变频器（105）和电机（106）；第一PLC（101）的第一输出点（1011）和第二PLC（102）的第一输出点（1021）与继电器一（103）的控制线圈（1031）连接，继电器一（103）的常开触点（1032）与变频器（105）的正转控制端口（1051）连接，第一PLC（101）的第二输出点（1012）和第二PLC（102）的第二输出点（1022）与继电器二（104）的控制线圈（1041）连接，继电器二（104）的常开触点（1042）与变频器（105）的反转控制端口（1052）连接，变频器（105）的驱动输出端（1053）与电机（106）连接；变频器频率给定部分包括：第一PLC（101）、第二PLC（102）、变频器（105）；第一PLC（101）的模拟量输出通道（1013）和第二PLC（102）的模拟量输出通道（1023）与变频器（105）的频率给定端（1054）连接；工作闸控制部分包括：制动手柄（301）、工作闸控制板（302）、继电器三常开触点（303）、液压站（304）；制动手柄（301）连接工作闸控制板（302）的输入端（3021），工作闸控制板（302）的输出端（3022）经由继电器三常开触点（303）连接液压站（304）的比例溢流阀（305）；安全闸控制部分包括：继电器四常开触点（401）、时间继电器（402）、电磁阀一（403）、电磁阀二（404）、电磁阀三（405）、第一PLC（101）、第二PLC（102）、继电器六（406）；继电器四常开触点（401）一端与系统正、负电源连接，另一端与时间继电器（402）的控制线圈（4021）连接，时间继电器（402）的控制线圈（4021）再与电磁阀一（403）连接，系统负电同时连接电磁阀二（404）和电磁阀三（405），系统正电经由时间继电器（402）的触点（4022）和继电器六（406）的常闭触点（4063）连接电磁阀二（404），时间继电器（402）触点（4022）的另一端与电磁阀三（405）连接，系统正电经由继电器六（406）的常开触点（4062）连接至电磁阀三（405），第一PLC（101）的第四输出点（1014）和第二PLC（102）的第四输出点（1024）均连接至继电器六（406）的控制线圈（4061）。 |
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| 说明书全文 | 一种矿用提升机电控装置系统及控制方法技术领域[0001] 本发明涉及矿井提升机电控设备领域，具体地说是一种矿用提升机电控装置系统及控制方法。 背景技术[0002] 矿井提升机系统由提升容器、提升钢丝绳、滚筒、减速器、井架和装卸载设备以及拖动电机、电控设备和制动装置等组成。提升机作为主要的运输设备，负责提料和提人，对矿山高效、安全生产与经济营运具有极其重要的作用，其在运行过程中的加速度、减速度以及在各运行阶段的行程和最后的停车位置都有精确的要求和严格的限制。随着我国煤炭工业的发展，目前在全国煤矿共有上万部交流提升机在运转，其中部分设备是通过手动调节控制，没有任何保护系统，安全性能很差，易发生“飞车”事故；部分设备停车时是靠投入动力制动来完成，当使用动力制动时，如果制动力矩不足，就会出现问题甚至无法停车，给安全生产造成隐患。因此，对矿井提升机的运行、制动及各关联辅助设备的合理控制尤为重要，对保证矿井的生产、安全和效益具有重要意义。 发明内容[0003] 为解决上述技术问题，本发明公开了一种矿用提升机电控装置系统及控制方法，目的是为提升机安全生产、提高效率提供保障。 [0005] 电机正、反转运行控制部分包括：第一PLC（101）、第二PLC（102）、继电器一（ 103 ）、继电器二( 104 )、变频器（105）、电机（106）；第一PLC（101）的第一输出点（1011）和第二PLC（102）的第一输出点（1021）与继电器一（103）的控制线圈（1031）连接，继电器一（103）的常开触点（1032）与变频器（105）的正转控制端口（1051）连接，第一PLC（101）的第二输出点（1012）和第二PLC（102）的第二输出点（1022）与继电器二（104）的控制线圈（1041）连接，继电器二（104）的常开触点（1042）与变频器（105）的反转控制端口（1052）连接，变频器（105）的驱动输出端（1053）与电机（106）连接。 [0006] 变频器频率给定部分包括：第一PLC（101）、第二PLC（102）、变频器（105）。第一PLC（101）的模拟量输出通道（1013）和第二PLC（102）的模拟量输出通道（1023）与变频器（105）的频率给定端（1054）连接。 [0007] 工作闸控制部分包括：制动手柄（301）、工作闸控制板（302）、继电器三常开触点（303）、液压站（304）。制动手柄（301）连接工作闸控制板（302）的输入端（3021），工作闸控制板（302）的输出端（3022）经由继电器三常开触点（303）连接液压站（304）的比例溢流阀（305）。 [0008] 安全闸控制部分包括：继电器四常开触点（401）、时间继电器（402）、电磁阀一（403）、电磁阀二（404）、电磁阀三（405）、第一PLC（101）、第二PLC（102）、继电器六（406）。继电器四常开触点（401）一端与系统正、负电源连接，另一端与时间继电器（402）的控制线圈（4021）连接，时间继电器（402）的控制线圈（4021）再与电磁阀一（403）连接，系统负电同时连接至电磁阀二（404）和电磁阀三（405），系统正电经由时间继电器（402）的触点（4022）和继电器六（406）的常闭触点（4063）连接至电磁阀二（404），时间继电器（402）触点（4022）的另一端与电磁阀三（405）连接，系统正电经由继电器六（406）的常开触点（4062）连接至电磁阀三（405），第一PLC（101）的第四输出点（1014）和第二PLC（102）的第四输出点（1024）均连接至继电器六（406）的控制线圈（4061）。 [0009] 本发明还提供一种矿用提升机电控装置系统的控制方法如下：矿用提升机电控装置系统的核心是PLC，系统控制方法包括电机正、反转运行控制、变频器的频率给定、工作闸控制、安全闸控制和双线制控制。 [0010] 电机正、反转运行控制：通过PLC对变频器的正转和反转的控制来实现对电机的正反转控制。 [0011] 变频器频率给定：由PLC控制变频器的频率给定来完成对电机运行速度的控制。 [0012] 工作闸控制：正常工作的情况下，通过制动手柄完成制动力矩的控制，达到工作制动的目的。 [0013] 安全闸控制：在发生事故时完成安全制动，属于紧急制动，分为二级制动控制和一级制动控制。二级制动是在发生紧急情况时，制动力矩分两次施加在闸盘上，即逐步将制动力矩施加在闸盘上。一级制动就是将制动力矩一次施加在闸盘上，相对二级制动而言也称为二级制动解除。一级制动时，由于制动力矩是一次施加在闸盘上，必然对系统有冲击。因而，在提升容器的速度已经降下来，即提升容器已经接近井口时才采用一级制动。 [0014] 双线制控制：本发明采用两套PLC控制，在正常工作时，两套PLC同时工作，两套保护同时动作，以提高系统的安全性。当第一PLC包括其所对应的外围电路出现问题时，由第二PLC来完成开车功能。 [0016] 图1是电机正反转控制原理图。 [0017] 图2是变频器频率给定示意图。 [0018] 图3是工作闸控制原理图。 [0019] 图4是安全闸控制原理图。 [0020] 图中101.第一PLC，102.第二PLC，103.继电器一，104.继电器二，105.变频器，106.电机，301.制动手柄，302.工作闸控制板，303.继电器三常开触点，304.液压站，401.继电器四常开触点，402.时间继电器，403.电磁阀一，404.电磁阀二，405.电磁阀三，406.继电器六。 具体实施方式[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。 [0022] 该电控装置系统由电机正、反转运行控制、变频器频率给定、工作闸控制、安全闸控制和双线制控制五部分组成。 [0023] 如图1所示，电机正、反转运行控制部分包括：第一PLC（101）、第二PLC（102）、继电器一（ 103 ）、继电器二( 104 )、变频器（105）、电机（106）；第一PLC（101）的第一输出点（1011）和第二PLC（102）的第一输出点（1021）与继电器一（103）的控制线圈（1031）连接，继电器一（103）的常开触点（1032）与变频器（105）的正转控制端口（1051）连接，第一PLC（101）的第二输出点（1012）和第二PLC（102）的第二输出点（1022）与继电器二（104）的控制线圈（1041）连接，继电器二（104）的常开触点（1042）与变频器（105）的反转控制端口（1052）连接，变频器（105）的驱动输出端（1053）与电机（106）连接。 [0024] 提升机提升时（电机正转），第一PLC（101）的第一输出点（1011）和第二PLC（102）的第一输出点（1021）驱动继电器一（103）的控制线圈（1031），使继电器一（103）的常开触点（1032）闭合，向变频器（105）的正转控制端口（1051）发出正转运行指令，此时变频器（105）的驱动端口（1053）控制电机（106）正转运行。提升机下放时（电机反转），第一PLC（101）的第二输出点（1012）和第二PLC（102）的第二输出点（1022）驱动继电器二（104）的控制线圈（1041），使继电器二（104）的常开触点（1042）闭合，向变频器（105）的反转控制端口（1052）发出反转运行指令，此时变频器（105）的驱动端口（1053）控制电机（106）反转运行。 [0025] 如图2 所示，变频器频率给定部分包括：第一PLC（101）、第二PLC（102）、变频器（105）。第一PLC（101）的模拟量输出通道（1013）和第二PLC（102）的模拟量输出通道（1023）与变频器（105）的频率给定端（1054）连接。 [0026] 变频器频率给定的目的是实现电机速度的控制，即：电机（106）的运行速度是由变频器（105）的频率给定来完成的。第一PLC（101）和第二PLC（102）在控制电机正转或反转的同时，还通过第一PLC（101）的模拟量输出通道（1013）和第二PLC（102）的模拟量输出通道（1023）来完成对变频器（105）频率给定端（1054）的频率给定。第一PLC（101）的模拟量输出通道（1013）和第二PLC（102）的模拟量输出通道（1023）输出的模拟量设定值要小于变频器（105）频率给定端（1054）的模拟量最大值，这样当系统有电压波动及来自外界的干扰时，不会由于过压而造成变频器（105）内部CPU的数据溢出，以保护系统的可靠运行。 [0027] 如图3所示，工作闸控制部分包括：制动手柄（301）、工作闸控制板（302）、继电器三常开触点（303）、液压站（304）。制动手柄（301）连接工作闸控制板（302）的输入端（3021），工作闸控制板（302）的输出端（3022）经由继电器三常开触点（303）连接液压站（304）的比例溢流阀（305）。 [0028] 提升系统中，盘形制动器是通过蝶形弹簧进行蓄能，当需要打开盘形制动器时，通过增加油缸压力，油缸平行移动，压缩蝶形弹簧，使盘形制动器敞开。当油压降低或消失时，盘形制动器依靠蝶形弹簧的弹性势能，使制动盘与卷筒密贴，形成制动力矩，实现工作制动。 [0029] 工作闸控制部分工作过程是：工作闸的控制通过制动手柄（301）来完成。通过推动制动手柄（301）来调节工作闸控制板（302）输入端子（3021）的电压，工作闸控制板（302）将得到的手柄电压信号通过功放后由输出端（3022）输出。继电器三为工作闸控制继电器，由PLC控制，系统工作闸能否敞开就依赖于继电器三常开触点（303）是否闭合。继电器三常开触点（303）闭合时，工作闸控制板（302）输出端（3022）输出信号给液压站（304）的比例溢流阀控制板（305），比例溢流阀控制板（305）通过调节其增益系数及零位，即可实现对比例溢流阀的系统残压和系统最大压力的调节，从而完成工作闸制动力矩的控制。 [0030] 如图4所示，安全闸控制部分包括：继电器四常开触点（401）、时间继电器（402）、电磁阀一（403）、电磁阀二（404）、电磁阀三（405）、第一PLC（101）、第二PLC（102）、继电器六（406）。继电器四常开触点（401）一端与系统正、负电源连接，另一端与时间继电器（402）的控制线圈（4021）连接，时间继电器（402）的控制线圈（4021）再与电磁阀一（403）连接，系统负电同时连接至电磁阀二（404）和电磁阀三（405），系统正电经由时间继电器（402）的触点（4022）和继电器六（406）的常闭触点（4063）连接至电磁阀二（404），时间继电器（402）触点（4022）的另一端与电磁阀三（405）连接，系统正电经由继电器六（406）的常开触点（4062）连接至电磁阀三（405），第一PLC（101）的第四输出点（1014）和第二PLC（102）的第四输出点（1024）均连接至继电器六（406）的控制线圈（4061）。 [0031] 安全闸控制用于发生事故时的安全制动，属于紧急制动，分为二级制动控制和一级制动控制。 [0032] 二级制动是在发生紧急情况时，制动力矩分两次施加在闸盘上，即逐步将制动力矩施加在闸盘上。当系统运行速度比较快时，动能很大，惯性也非常大，如果将制动力矩一次施加在闸盘上，必将对整个系统造成非常大的冲击，对缠绕式提升机甚至会导致断绳，对摩擦式提升机可能造成钢丝绳打滑，提升容器失控，而酿成重大事故。 [0033] 安全闸控制部分工作过程是：系统正常工作时，继电器四常开触点（401）闭合，当系统发生紧急情况时，继电器四常开触点（401）断开，从而时间继电器（402）的控制线圈（4021）失电，使得电磁阀一（403）立即失电导通，液压站（304）的部分油经电磁阀一（403）流回油箱，释放一部分油压。经过一段延时后，时间继电器（402）的触点（4022）动作，由常闭触点切换到常开触点，从而使电磁阀二（404）失电导通，同时使电磁阀三（405）得电导通。液压站（304）中剩余的油经电磁阀二（404）和电磁阀三（405）自油管流回油箱。通过电磁阀二（404）和电磁阀三（405）完成两侧闸盘油管的延时回油，从而分两次将制动力矩施加在闸盘上，实现了二级制动。 [0034] 一级制动就是将制动力矩一次施加在闸盘上，相对二级制动而言也称为二级制动解除。一级制动时，由于制动力矩是一次施加在闸盘上，必然对系统有冲击，因而一般在提升容器的速度已经降下来，即提升容器已经接近井口时应用一级制动。 [0035] 如图4所示，当一级制动时，继电器四常开触点（401）由闭合转为断开，电磁阀一（403）立即失电导通，液压站（304）的油经电磁阀一（403）流回油箱，释放油压。与此同时，第一PLC（101）的第四输出点（1014）和第二PLC（102）的第四输出点（1024）控制继电器六（406）的控制线圈（4061）得电，使得继电器六（406）常闭触点（4063）断开、常开触点（4062）闭合，从而电磁阀二（404）立即失电导通，电磁阀三（405）立即得电导通，两侧闸盘油管立即回油，从而实现了系统的一级制动。 [0036] 双线制控制部分：如图1~图4所示，本电控装置系统采用两个PLC同时工作，两套保护同时动作，控制由第一PLC（101）完成，第二PLC（102）完成监控功能。当第一PLC（101）包括其所对应的外围电路出现问题时，由第二PLC（102）来完成开车功能。 |
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