孫啟嘉

摘 要 傳統(tǒng)的TKD控制系統(tǒng)普遍存在控制效果差、節(jié)能效果差、操作繁瑣的缺點，而現(xiàn)有的PLC控制系統(tǒng)，也存在線路繁瑣、維修麻煩、制動效果差的缺點。針對現(xiàn)狀，提出一種新型的礦井提升機控制系統(tǒng)—多PLC變頻調(diào)速和低頻制動的礦井提升機控制系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】TKD 變頻調(diào)速 低頻制動

隨著國家煤礦工業(yè)的發(fā)展，提升機作為煤礦企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，是煤礦井下與地面世界聯(lián)系的重要通道，擔(dān)負(fù)煤炭、物料、工人等重要運輸責(zé)任。系統(tǒng)采用多PLC變頻調(diào)速和低頻制動結(jié)合的控制方式，在操作臺配置兩套S7-300 PLC，其中一套為主PLC控制，另一套為監(jiān)控PLC，在變頻柜、低頻柜中各配置一套S7-300 PLC，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)增加了低頻制動，實現(xiàn)提升機的平穩(wěn)制動。

1 系統(tǒng)總體框架

礦井提升控制系統(tǒng)有操作臺（主PLC和監(jiān)控PLC）、高壓開關(guān)柜、切換柜、變頻柜、低頻柜、變壓器、編碼器等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

采用現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP控制方式，有利于系統(tǒng)的維護。此外，監(jiān)控PLC系統(tǒng)起到對系統(tǒng)的速度、深度、檔位等重要數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計及系統(tǒng)實現(xiàn)功能

高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)采用ABB公司ACS2000系列變頻調(diào)速裝置，采用10KV電源供電，四象限運行，閉環(huán)控制功能，完成提升機的加速、勻速、減速運行的自動調(diào)節(jié)，具有過流、過壓、欠壓、過速、過載等保護功能。利用檔位編碼器高速計數(shù)功能，F(xiàn)M350-2高速計數(shù)模塊進行處理，經(jīng)主PLC數(shù)據(jù)傳輸?shù)綇腜LC，通過SM332模擬量輸出，實現(xiàn)無級調(diào)速。同時監(jiān)控PLC裝置配有相同的編碼器裝置，實現(xiàn)編碼器的冗余控制。

低頻制動VACON變頻器，輸入660V低壓電源，保持頻率不變，根據(jù)PLC控制要求和給定的運行速度曲線，控制輸出電壓的大小，保證了提升機減速段的平穩(wěn)制動和穩(wěn)定爬行。

在變頻與低頻的切換過程中，加載切換柜，保證電氣互鎖和機械互鎖，避免變頻與低頻的同時工作。高壓柜采用VS1高壓斷路器，帶有微機保護等儀表，保證了電源的可靠性與穩(wěn)定性。

控制系統(tǒng)保護及連鎖功能：

（1）過卷保護：深度指示器安裝有上過卷、下過卷行程開關(guān)，井口安全處、井底一定距離處裝有霍爾傳感器，罐籠超過安全線時，行程開關(guān)或者霍爾傳感器動作，安全回路動作，實現(xiàn)對提升機的保護，伴有聲光報警。

（2）松繩保護：提升機下放過程中，由于速度過快時，容易出現(xiàn)松繩等故障，伴有聲光報警。操作員應(yīng)該及時減速或停車。

（3）過載保護：電機出現(xiàn)過載等故障而使電機電流過大時，變頻器啟動過載保護，斷開輸出，使安全回路動作，使得提升機免受損壞。

（4）液壓站保護：油壓過高、過低、濾油器堵塞、超溫時，操作臺相應(yīng)指示燈點亮，提示操作員低速完成本次提升，到位時，故障消除后正常工作。

（5）提升機因發(fā)生故障在中途停車，而且提升容器位于減速段行程內(nèi)時，排除故障后允許司機按原定方向開車，保持低速運行；若罐籠允許減速范圍內(nèi)，重新打點開車。

（6）閘瓦磨損保護：閘瓦偏擺距離超過要求定值，操作臺指示燈報警，操作員低速完成本次提升，到位后，消除故障重新開車。

（7）深指失效：當(dāng)深度指示器失效后，故障處理如有（6）所示。

（8）電源故障斷電時，由 PLC發(fā)出指令，控制液壓站，實行二級制動。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

PLC 系統(tǒng)控制軟件由STEP7 V5.4完成，有主程序和控制子程序完成，集成了報警預(yù)處理功能模塊，保證提升機電氣控制系統(tǒng)的有效運行，完成提升機工作情況的巡檢和控制，圖2為礦井提升機控制系統(tǒng)主程序流程圖。

上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件由組態(tài)王6.55完成，組態(tài)王對礦井提升機的電機參數(shù)（電流、電壓、溫度）、編碼器測量數(shù)據(jù)（深度、速度）、油壓數(shù)據(jù)（制動油壓、潤滑油壓）進行存儲與顯示。圖3為提升機監(jiān)控系統(tǒng)主畫面。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)融合多PLC、變頻調(diào)速、低頻制動的控制方式，完成對提升機的精確控制。多PLC變頻調(diào)速和低頻制動控制系統(tǒng)在多家煤礦企業(yè)得到了實際應(yīng)用，具有顯著的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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[3]鄧小盾.基于西門子變頻PLC的礦井提升機控制系統(tǒng)[J].煤炭技術(shù)，2012（10）：34-35.

作者單位

岜山集團 山東省淄博市 255213