[实用新型]基于PLC的直流矿井提升机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿井提升系统技术领域，具体为一种基于PLC的直流矿井提升机控制系统。

背景技术

煤矿企业作为高危行业，其安全与国家、企业乃至每个家庭的利益都息息相关。矿井提升机是矿山企业重要的设备之一，其高效、安全的运转生产对煤矿系统能都有着十分重要的意义，故人称矿山的咽喉，地位极其关键。

对于电力传动来说矿井提升机作为位能负载较为复杂，电机在四个象限内出现经常周期化的启动和制动，以及它的反向运转。这些机械特性严格要求加速度调控以及最终的停车位都不能出半点差错。井下生产和工作人员的生命安危都与矿井提升机的性能与安全可靠程度紧密相关，一旦出现事故，矿山的生产肯定会受到影响，引起人员伤亡以及设备损坏，造成的经济损失不可估量。这就对提升系统的安全性能提出了极高的要求。

本实用新型公开了一种基于PLC的直流矿井提升机控制系统,作为煤矿的核心设备，这就对提升系统的安全性能提出了极高的要求。基于双PLC冗余控制实现的S曲线速度给定的平滑运行及全数字控制和全自动化检测控制的直流调速，保证了提升机的稳定可靠运行。同时辅以软件程序规程进一步提高了系统自动化水平。保证了矿井的安全和稳定的生产的实现，并且对电气传动技术学科的发展有很高的应用价值。

发明内容

本实用新型目的是提供一种基于PLC的直流矿井提升机控制系统，已解决现有技术可靠性和安全性上的难题。

为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：基于PLC的直流矿井提升机控制系统，其特征在于包括：S型曲线行程控制模块，全数字化直流调速模块，基于双PLC冗余技术控制的软件模块。S型曲线行程控制模块包括加速段，匀速段和减速段。全数字化直流调速模块包括主回路模块，励磁模块和过压保护单元。同时以基于双PLC冗余技术进行软件控制，将PLC作为中间环节，利用双PLC冗余控制实现的S曲线速度给定的平滑运行及全数字控制和全自动化检测控制的直流调速。

所述的基于PLC的直流矿井提升机控制系统，其特征在于包括：以S型曲线为基础，加速阶段采用实际给定，减速阶段采用速度给定的方式，爬行阶段则辅以行程给定算法。采用双PLC冗余控制，在各阶段内进行双重速度监视与保护，使提升机的运行的更加安全稳定可靠。

所述的基于PLC的直流矿井提升机控制系统，其特征在于包括：整流装置基于转速电流双闭环调速系统，将与给定信号差值经过一系列调节器后的输出作为回馈，从而控制电压以调节转速。当突加给定产生一个恒值电流冲击时，闭环反馈信号可使系统趋于稳态，成为无静差实时调速系统，获得相对较好的系统特性。

所述的基于PLC的直流矿井提升机控制系统，其特征在于：调速系统主回路选用的是DCS8OO系列四象限运行的全数字直流调速装置，根据电机参数急装机容量来选择调速装置的容量，直流模块(功率柜)采用ABB公司DCS8OO-S02-4000-07(690V，4000A)。根据电网环境条件、电机运行特点、行程与控制距离来选择输入、输出以及保护元器件。励磁回路励磁模块选用ABB公司DCS8OO-S02-0125-04+S199(400V，140A)和过压保护单元DCFSO6-0140-51。

所述的基于PLC的直流矿井提升机控制系统，其特征在于包括:所述双PLC冗余控制系统的构成原理是采用两套PLC设备，其中一套为主控机，另一套为监控机，两套PLC同时独立在线运行，相互监视彼此的运行及通讯状况，当主控机发生故障，监控机立即投入工作，防止事故进一步发生。

本实用新型的优点是：本实用新型具有实现安全可靠平稳的提升，操作简单方便，设备运行安全可靠，同时易于扩展和维护等诸多优点。

附图说明

图1为本实用新型系统的原理图。

图2为本实用新型系统的结构图。

具体实施方式

系统原理图如图1所示，基于PLC的直流矿井提升机控制系统以双PLC冗余技术进行软件控制，将PLC作为中间环节，利用PLC实现矿井提升机S型曲线的给定,在各阶段内进行双重速度监视与保护，使得提升机的运行的更加安全稳定可靠。双PLC冗余控制系统采用两套PLC设备，主控权转移与状态监控由程序控制。两套PLC同时独立在线运行，相互监视彼此的运行及通讯状况，一旦主控机PLC出现故障，监控机PLC立即取得主控权。两套PLC互相监视，共同协作。在直流调速系统中一套PLC为操作保护系统，承担逻辑操作控制以及故障的识别和处理的责任，实现全数字控制；另一套PLC为行程控制系统进行全自动化检测。

系统结构图如图2所示，主要包括S型曲线行程控制模块，全数字化直流调速模块，基于双PLC冗余技术控制的软件模块。S型曲线行程控制模块包括加速段，匀速段和减速段。以S型曲线为基础，加速阶段采用实际给定，减速阶段采用速度给定的方式，爬行阶段则辅以行程给定算法进行综合控制。全数字直流调速系统主回路设计为高压开关柜→主变压器→进线断路器→直流模块(功率柜)→直流快速开关→主电机。选用DCS8OO系列四象限运行的全数字直流调速装置，根据电机参数急装机容量来选择调速装置的容量。现场主变压器的二次电压为70OV，对应功率柜电源电压等级应选择69OV档，原系统主回路额定负载下长期运行电流为2300A，按系统1.5倍的过载倍数计算，应选择4000A档位。故直流模块(功率柜)采用ABB公司DCS8OO-S02-4000-07(690V，4000A)。根据电网环境条件、电机运行特点、行程与控制距离来选择输入、输出以及保护元器件。励磁回路设计为低压断路器→励磁变压器→熔断器→励磁模块→过压保护模块→主电机。观察提升现场的电机励磁电压/电流为IOO V/55A，励磁可逆，故励磁回路励磁模块选用ABB公司DCS8OO-S02-0125-04+S199(400V，140A)和过压保护单元DCFSO6-0140-51。同时以基于双PLC冗余技术进行软件控制，将PLC作为中间环节，一套在直流调速系统中承担逻辑判断以及故障的识别和处理的责任；另一套PLC完成S曲线的行程控制，因此能够在减速阶段内进行双重速度监视与保护，使得提升机的运行的更加安全稳定可靠。实现平滑的速度曲线控制，减少了尖峰电荷对电网和提升系统造成的冲击。双PLC冗余控制系统采用两套PLC设备，主控权转移与状态监控由程序控制。两套PLC同时独立在线运行，其中具有主控权的主控机PLC控制I/O输入、输出，而监控机PLC的外部控制线路和主控机的一致，进行数据的采集和处理，将实时数据通过信号系统输出，由信号显示器显示，却不对外输出动作。两套PLC之间相互监视彼此的运行及通讯状况，一旦主控机PLC出现故障，监控机PLC立即取得主控权投入工作，防止事故进一步发生。同时为系统运转提供动力支撑及维持机器正常运行，加入了液压制动站和润滑油站。并为系统安全可靠运作而设置了安全回路。