西門子plc網(wǎng)絡(luò)通信在礦井升降機控制技術(shù)
目前，大多數(shù)中國的礦井提升機(70多個)采用傳統(tǒng)的交流電梯控制系統(tǒng)。西門子plc網(wǎng)絡(luò)通信是一種包括繼電器邏輯電路、大型空氣接觸器和速度計發(fā)生器的接觸控制系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，西門子plcs7系列電子控制系統(tǒng)已經(jīng)形成了自己的特點，但其缺點也很明顯。它的電路太復(fù)雜了。該系統(tǒng)具有中間繼電器、電氣接點和電氣連接。這使提升機停止了由電氣故障引起的事故。
采用西門子plc技術(shù)的新型電子控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于礦山推廣，并積累了良好的運行經(jīng)驗，克服了傳統(tǒng)電子控制系統(tǒng)的缺點，代表了交換礦山的發(fā)展趨勢，并推動電子控制技術(shù)的發(fā)展。基于plc技術(shù)的礦井升降電氣控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計如圖1所示。
它由以下五個部分組成：高壓主電路(包括高壓交換器、電動機、起動柜、動態(tài)制動)電源，主控制西門子plc電路，升降行程檢測和顯示電路，升降速度檢測，并增加電壓信號電路，高壓主電路部分仍采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路。。
圖1礦井交流起重電氣控制系統(tǒng)框圖
工作過程：當(dāng)井口或井底通過信號通信電路發(fā)出驅(qū)動信號時，驅(qū)動條件可用。駕駛員將制動桿向前推離開關(guān)閉位置，主電機被釋放。驅(qū)動器將主控制器的操作手柄推到前進(或后退)極限位置。主plc控制高壓換向器首先接收電力以將高壓信號發(fā)送到主電動機的定子繞組和主電動機。激活轉(zhuǎn)子電阻，然后依次移除8段電阻，實現(xiàn)自動加速，最后運行自然機械特性。當(dāng)AC提升機運行時，旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨主電機旋轉(zhuǎn)并輸出2列a / b相脈沖，它們分別連接到高速計數(shù)器hsc0的a / b相脈沖輸入端。西門子plc基于a / b。通過加和減hsc0自動確定脈沖的相位關(guān)系。根據(jù)hsc0的計數(shù)值，可以計算并顯示提升行程。同時，西門子plc根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的a相脈沖輸出計數(shù)。可以基于恒定間隔時間期間hsc1的計數(shù)值來計算提升速度。
1硬件設(shè)計
1.1提升機主回路部分的設(shè)計主回路用于為提升電機供電，實現(xiàn)電壓損失和過流保護，并控制電機的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)速度。主電路包括高壓開關(guān)設(shè)備，高壓換向器的常開觸點，動態(tài)制動接觸器的常開主觸頭，動態(tài)制動電源單元，提升電機，電機轉(zhuǎn)子電阻和恒定觸點加速接觸器磁頭(1jc~8jc)由一個指示電流表和一個安裝在駕駛員控制臺上的電壓表組成。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。
圖2升降主回路系統(tǒng)原理圖
主要牽引電動機選擇：雖然籠式異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，易于維護，但難以滿足舉升機的起動和調(diào)速性能要求。因此，軸升式交流傳動系統(tǒng)采用繞組異步。線性異步電動機的轉(zhuǎn)子串口電阻作為主拖動電機，可以限制起動電流，增加起動扭矩，并能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。第二臺6kv電源從地面變電站輸送，一路工作，一路備份，隔離開關(guān)glk1通過tg-6高壓開關(guān)柜，油開關(guān)陀螺，高壓換向線接觸器xlc主接點，正(或反向)接觸器zc(或fc)到主電機的定子。高壓開關(guān)柜內(nèi)還設(shè)置了電壓互感器、電壓損耗服務(wù)線圈系統(tǒng)、電流互感器及過流行線圈等，用于電壓損耗或過電流保護。在syq線圈電路中，緊急停止開關(guān)jtk1和換房間鎖開關(guān)lsk也是串聯(lián)的。
1.2大多數(shù)礦井提升機使用繞組異步電動機驅(qū)動制動電路設(shè)計，在大多數(shù)情況下，使用步進開關(guān)轉(zhuǎn)子電路電阻實現(xiàn)速度調(diào)整。其制動系統(tǒng)采用晶閘管動態(tài)制動和可調(diào)制動系統(tǒng)。前者為電動制動，后者為機械制動。當(dāng)提升機在減速段運行時，當(dāng)速度在0到5℃之間時，電動制動和可調(diào)節(jié)制動不起作用;當(dāng)速度在5至10之間時，電動制動限制并保持最大制動功率，同時調(diào)整制動動作，總制動功率矩增大;當(dāng)超速為10時，超速繼電器gsj1作用在安全電路上，可調(diào)節(jié)的制動器將制動鼓。
晶閘管電源單元由兩部分組成，一部分是主電路，另一部分是觸發(fā)電路。采用kzg三相晶閘管動態(tài)制動系統(tǒng)。系統(tǒng)為單閉環(huán)動態(tài)制動系統(tǒng)。系統(tǒng)圖如圖3所示。從圖中可以看出，速度偏差控制和踏板控制是“或”關(guān)系。哪些信號被允許，哪些信號被允許通過，即相應(yīng)的控制方法是有效的。因此，在實現(xiàn)單閉環(huán)控制時，駕駛員可以控制腳剎車，而在踏板控制過程中，如電梯超速，閉環(huán)系統(tǒng)可以監(jiān)控監(jiān)測功能。
圖3單閉環(huán)動態(tài)制動系統(tǒng)框圖
圖3單閉環(huán)動態(tài)制動系統(tǒng)框圖
圖4 速度參考電路
以自動調(diào)制為給定裝置時，將勵磁繞組連接到單相110v交流電，以三相同步繞組中的兩相輸出作為給定電壓的輸出。輸出電壓為交流電壓如果需要直流，應(yīng)通過橋式整流器輸出。3.4動力柜內(nèi)裝有動態(tài)制動電路的晶閘管整流裝置及其觸發(fā)裝置。功率制動供電裝置的輸出電壓與觸發(fā)裝置輸入的控制信號電平有關(guān)。
圖5動態(tài)制動電壓形成電路
控制信號電壓由兩個形成回路或門組成，如圖5所示。只要其中一個滿足觸發(fā)要求，就可以使用觸發(fā)晶閘管作為制動器。兩個回路，一個是實際速度和給定速度形成的速度偏差值，自動控制CF3磁放大器的輸出和動態(tài)制動輸出，另一個由司機控制自動調(diào)節(jié)器CD2的輸出進行手動調(diào)節(jié)。當(dāng)手動控制動力制動系統(tǒng)時，駕駛員控制踏板以驅(qū)動調(diào)心機CD2的控制電壓。應(yīng)進行調(diào)整以匹配磁放大器CF3的輸出。當(dāng)鞋跟剛踩下，腳趾還沒有掉下來時，相當(dāng)于控制開關(guān)，使DZC電氣連接，晶閘管動態(tài)制動輸入，但此時，輸出自動對中機CD2很小，動態(tài)制動電流最小。踩在駕駛員腳趾上時，自動對中機CD2的輸出最大。
在踏板動力制動和CF3輸出電路中，兩個二極管Z1和Z2分別構(gòu)成門電路。兩個控制信號并聯(lián)，互不影響。
1.4行程檢測和顯示旋轉(zhuǎn)編碼器用于將電梯的運行位置轉(zhuǎn)換成脈沖。西門子plc對脈沖進行高速計數(shù)，通過相應(yīng)的計算，自動生成電梯位置的相關(guān)數(shù)據(jù)，并傳送到存儲單元。西門子plc內(nèi)部高速計數(shù)器。為了提高計數(shù)器的脈沖精度，采用日本歐姆龍公司的E6C CWSC型可逆旋轉(zhuǎn)編碼器。脈沖精度高，低速時不丟失。為了便于啟閉機驅(qū)動器的操作，啟閉機控制系統(tǒng)需要配備一個可靠的行程顯示裝置(也稱為深度指示器)，以顯示啟閉機容器在井筒中的位置。本文根據(jù)編碼器測得的距離(0-570m)，采用三個LED七段顯示屏顯示葫蘆的位置。
圖6 西門子plc數(shù)字顯示電路
在圖6所示的電路中，具有鎖存、譯碼和驅(qū)動功能的芯片CD4513驅(qū)動一個公共陰極LED七段顯示，而三個CD45-13數(shù)據(jù)輸入端A至D共用四個輸出端可編程控制器，其中A為最低位置，D為最高位置。le是一個鎖存啟用的輸入。數(shù)據(jù)輸入的BCD輸入數(shù)被鎖定在信號上升沿的片上寄存器中，數(shù)字被解碼并顯示。如果輸入不是十進制數(shù)字，則顯示將熄滅。當(dāng)le高時，顯示的數(shù)字不受數(shù)據(jù)輸入信號的影響。顯然，n臺工業(yè)觸摸屏占用的輸出點是4+n.
1.5輔助電路設(shè)計輔助電路，用于輔助設(shè)備的供電和控制。輔助電路的電源電壓為380V AC，兩回路供電。輔助電路的負載包括晶閘管動力制動電源裝置、制動油泵電機、潤滑油泵電機等
2、主電機轉(zhuǎn)子電阻的計算對提升裝置的正常運行起著重要作用。
在計算起動電阻時，首先確定起動電阻的級數(shù)和加速級數(shù)。由于所選系列直接影響最大開關(guān)轉(zhuǎn)矩的增大或減小、平均起動加速度的增大或減小，甚至由于過載能力不足而使電機容量增大，因此應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟合理的水平。號碼。一般來說，準(zhǔn)備水平和加速水平的選擇如進度表所示。
三相平衡起動電阻的計算方法很多，但基本上可分為兩種：一種是根據(jù)給定的加速度計算起動電阻，另一種是充分利用過載能力。電機。由于第一種方法簡單、準(zhǔn)確，本文采用這種方法。
3、西門子plc控制系統(tǒng)設(shè)計
3.1主控西門子plc網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計根據(jù)礦井提升機的運行方式和煤礦企業(yè)的實際特點，西門子plc在國內(nèi)礦井提升機機電控制系統(tǒng)中也得到了迅速發(fā)展。然而，從現(xiàn)場使用的角度來看，目前在國內(nèi)煤礦提升機控制系統(tǒng)中，西門子plc主要用于處理開關(guān)量，以取代原有提升機控制系統(tǒng)中的許多繼電器、接觸器、復(fù)雜接線和信號顯示系統(tǒng)。涉及提升機安全運行的制動系統(tǒng)中的模擬和自動調(diào)節(jié)過程主要采用可調(diào)開關(guān)的通用電子模式(如半導(dǎo)體器件、運算放大器和晶閘管動態(tài)制動器)。
電子元件在使用過程中經(jīng)常發(fā)生零漂和損壞，存在維護和重新調(diào)試?yán)щy、可靠性差等缺點，降低了電氣控制系統(tǒng)的可靠性。針對上述問題，研究煤礦井下提升機的控制系統(tǒng)是十分必要的。本文采用西門子CPU 226主機和兩個I/O擴展模塊EM223和EM222設(shè)計了主控單元可編程控制器(PLC)。設(shè)計包括40個輸入點和40個輸出點，具體的I/O接線如下。圖7顯示。
圖7主電路和擴展的i/o接線
3.2 西門子plc控制軟件設(shè)計的主程序流程圖如圖8所示。
圖8 主程序控制流程圖
圖8主程序控制流程圖
1、在高速計數(shù)器hsc0和hsc1上初始化子程序用于執(zhí)行以下操作：編寫控制字，定義操作模式，清除，編寫設(shè)置，設(shè)置計時器中斷，中斷連接，并開始計算。
2、制動油泵、潤滑油泵、動態(tài)制動電源、五閥電磁鐵、四閥電磁鐵和安全閥電磁鐵控制，是交流起重機安全運行所需的輔助設(shè)備的控制。
3、顯示控制制動油過壓信號、制動油過熱信號和潤滑油過壓信號，用于控制交流起重機運行狀態(tài)。
4、繩索調(diào)整過程中用于安全防護的繩索鎖環(huán)。當(dāng)雙滾輪升降改為水平調(diào)節(jié)繩時，繩子轉(zhuǎn)換開關(guān)1hk-3斷開，使繩子的連桿插入安全環(huán)。正常操作時，lhk-3打開，繩索聯(lián)鎖不起作用。
5、采用增壓信號回路，使交流升壓電機啟動或減速。
6、接近開關(guān)子程序用于監(jiān)測提升機在礦井中的位置。
7、激光監(jiān)測位置根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器中的脈沖數(shù)顯示當(dāng)前沖程位置。
8、減速信號回路和減速信號時鐘用于減速控制，并發(fā)出響鈴報警信號。
9、自動反轉(zhuǎn)工作電路和手動反轉(zhuǎn)工作電路分別用于自動和手動模式下的交流起重電機的正負控制。
10、安全線路用于預(yù)防和避免交流電葫蘆事故。
11、當(dāng)交流增壓電機啟動或減速時，采用定時器控制回路和轉(zhuǎn)子電阻/關(guān)閉控制控制控制轉(zhuǎn)子電阻開關(guān)。
12、動態(tài)制動電路用于動態(tài)制動電源的輸入和切斷控制。
13、用于交流式升降電動機制動控制的踏板制動聯(lián)鎖和工作制動繼電器。結(jié)論起重機控制系統(tǒng)結(jié)合plc控制和tkd-a控制系統(tǒng)具有可靠性、安全性和方便性。
總結(jié)： 采用西門子plc網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)提升機的主控制邏輯，控制性能增加，提高自動化生產(chǎn)效率。關(guān)鍵是要充分發(fā)揮西門子plc的優(yōu)勢，運用其綜合測量控制系統(tǒng)，解決限速保護等問題，與原有系統(tǒng)實現(xiàn)良好的配合，提高系統(tǒng)的綜合性能，并實現(xiàn)投入低、輸出效率高的特點。從系統(tǒng)應(yīng)用的角度來看，還有一些問題需要進一步改進，如：網(wǎng)絡(luò)通信功能和先進的控制技術(shù)和智能控制策略。在現(xiàn)有plc技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步擴大功能，將進一步促進中國的礦山升級，以及電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化水平。
標(biāo)題：西門子plc網(wǎng)絡(luò)通信在礦井升降機控制技術(shù) 地址：http://www.itgx.cn/hangye/3740.html
