基于PLC（S7-200）矿井自动装载与信号系统现场应用浅析.pdf

基于P L C S 7 2 O O 矿井 煤 炭 科 技 l 自 动 装载与 信 号系 统 现场 应用 浅 析 魏 金 摘 要 本 文阐述 一种基 于 } J l c控制的 自动装载 与信 号 系统原理 ， 分析 与解决 实际应用 中出现 的问题 ， 提 出 针对该 系统新的维护方法 关键词 自动装载信号 系统维护方法 一 、装载方式的类型及优缺点 矿井装 载系统是煤 矿运输 系统 中的重要 组成 部分 ， 它的安全高效运行是至关重要 的。 目前煤 炭系统 中应用 的装载 系统一般有 3 种 基于继 电方式 的手 动控制 ； 基 于 P L C的 自动控制 基 于 P L C网络 的远程集 中控 制。 基于继 电方式 的手 动控制 是业 已淘汰 的控制方 式 ， 其设备运行效率低下 ， 检修维护量大 ， 故障率高， 操作人 员劳动强度大等缺点 ，已远远不能满足现代 矿井对安全 高效 的要求 。 基于 P L C的 自动控制是随着 P L C在工业领域的广 泛应用 而发展起来 的新技术 ， 以其控制全 自动 、 设 备运行 效率高 、 提升煤炭产量明显、 检修维护量小 、 故障率低等 优点，大大降低了操作人员的劳动强度 ，因此非常受欢 基于 P L C网络 的远 程集 中控 制代 表 了未来 的一种 发展 方向。 皖北煤电集团百善煤矿是一座年产 1 5 0 万 t 的国有 大型煤矿． 现已开采 3 0余年。2 0 0 7 年 5月以前， 其主井 提升系统中装载与信号系统一直使用继电方式的手动控 制装载与发送信号，从箕斗到位开始装煤到箕斗运行至 上 口卸煤 结束 一般 花费 8 5 s 一勾 运行 时 间 ， 箕 斗一 次 可装载 4 ． 8 t ． 一月理论上可提升原煤 W 3 6 0 0 ／8 5 4 ． 8 2 2 X 3 0 1 3 4 1 7 4 0 2 0 0 7年 5月对其进 行 了 自动化改造 ． 采用常熟新虞 公 司生产基 于 P L C的 K J D 1 0型 自动化装 载与信号系统 ， 改造后 箕斗运行一勾 只需 7 6 s ， 比原 先节省 9 s ， 这样一月 理论上可提升原煤 W 3 6 0 0 ／7 6 4 ． 8 2 2 X 3 0 1 5 0 0 6 3 t 迎， 主要应用在新型矿井及改造的老矿中。 月产量提高 1 1 ． 8 ％， 取得了良好的经济效益。 不仅如 值分别为 K1 0 ． 8 、 S 4 ． 2 k g ／1 T I 、 Ah 2 2 4 0 P a ，水力冲 孔后效果 检验最大值分别 为 K1 0 ． 6 3 、 S4 ． 2 k g ／m、 Ah 2 7 0 P a ， 大大降低突出危险程度。 三 、 结 论 通过以上对比分析得出 采取穿层钻孔水力冲孔后， 钻孔抽放瓦斯浓度提高 4 0 ％；顺层长钻孔循环长度由 4 0 m增至 5 0 r n ， 消 除喷孑 L 现象 ， 钻尺由小班不 足 1 5 m提高 至 3 0 m以上 ， 效果检验指标大大降低 ， 月度掘进进尺由 不足 3 0 m提高至 5 0 m以上 。 作者单位 皖北煤电集团公司孟庄煤矿 责任编辑 潘 勇 2 0 l 0 年 第2 期 I I I I l I ■ ～A N H一 ⋯U S⋯ C IE I _ _ _ N C E T E 蔓 C H N OL O G Y堡 l 煤 炭 科 技 I ＆ l ， I I J凡 此 ， 自应用新系统后 ， 由于打点工劳动强度大大降低 ， 将 3 0 ％的人员调去其他人员紧张岗位，既提高了本单位劳 动效率 ， 又缓和了其他单位岗位人员紧张的状况 ， 取得了 很好 的综合效应 。 二 、 K J D1 0型 自动化装载与信号系统原理与框架 西 箕 羁0 位 开 关l 卸 载 西 箕 斗 到 位 开 关I 止 1J 戟 l P L C 东箕 赢l 控 制 箱 东 闸门开闭磁性开关 西 闸门开闭磁性开关 东称重传感器 []一 西称重传感器 P L 霉 C 与 装 载 P L C 控制箱 操 作 台 液压站 喂煤机 图 1 K J D I O型 自动化装裁 与信号 系统框架 如图 1 所示 ． K J D I O型 自动化装载与信号系统主要 由装载 P L C控制箱 ， 卸载 P L C控制箱 ， 监控与信号 P L C 控制箱， 操作台， 液压站与喂煤机， 各种传感器 ， P L C控制 程序及组态王监控软件组成。 该系统有自动、 手动两种运 行模式 。 1 ． 自动运行 在正常工况下 ， 采用 自 动 运行 。 先在手动模 式下将 任 一 量煤器内装载设定重量的煤 P L C控制 ， 等对应的箕 斗运行到位后手动打开量煤器的闸门，卸完后手动关闭 闸门， 手动送开车信号， 等箕斗上提运行后手动将另一量 煤器内装载设定重 量的煤后转换成 自动模式运行 。 自动模式主要由到位开关 安装在井简上 口卸载位 置 、 称重传感器 安装在量煤器底部 、 闸门开关位置传 感器 安装在量煤器上等提供控制信号来实现自动控 制。在自动模式下 ， 当箕斗运行到位后 ， 由到位开关发出 到位信号。 相对应的量煤器打开向箕斗内装煤 ， 装好后 自 动关闭闸门， 闸门关闭后 自动发送相应的开车信号， 另一 勾喂煤机自动向量煤器内装煤 ，直到达到系统设定的重 量， 等箕斗运行到位后由 P L C循环控制实现 自动装载与 自动发送信号。 2 ． 手动运行 ●■一 ．． ． ． ． 手动模式与 自动模式逻辑控制一致。一般在以下情 况下采用 在检修时， 利用箕斗下超重超长设备时用； 称 重传感器 ， 量煤器闸门位置开关等失效时用。 三 、 应用中的问题及解决方案 该系统的逻辑控制信号主要依靠各种输入、 传输、 转 换信号的器件提供， 因此， 这些器件的工作状态直接影响 到整个提升系统 的安全运行 。 在现场应用 中 ， 严重影响安 全生产 的主要有 以下两个问题 。 一 是 到位 开关参与控 制量煤 器闸 门、 喂煤机 ， 因此 ， 一 旦到位开关损坏 ， 系统就不能正常运行。 唯一处理办法 就是更换 开关 ， 而开关安装在井架卸载位置 ， 更换至少需 要半小时 ， 对产量影响很大。为此， 我们设计了一套备用 到位信号模拟器 由三个拨动开关组成 ， 一个总开关 ， 两 个到位信号开关 ， 可手动输入到位信号． 在井架上的到 位开关出现问题时，在绞车房内使用模拟器即可暂时解 决问题 ， 等到检修时间再更换损坏的开关， 这样就大大减 少 了对产量 的影 响。 二是系统有时会误发信号。 该信号由P L C发出时长 为 2 0 0 ms 的脉冲信号， 一个脉冲为停车信号 ， 两个为高压 提升信号， 三个为高压下放信号， 四个为低频提升信号， 五个为低频下放信号 ．再经过继 电器转换输入提升机系 统 ， 由提升机 P L C计数器判断信号。例如 ， 应发上提信 号 ， 实发下放信号。经分析， 原因有两点 一是 P L C逻辑 错误导致误发信号， 这种情况非常少见 二是 P L C发出 的信号经过继电器转换后输入提升机系统时出错，继电 器动作不稳定导致错误转换信号， 比如两点信号 上提信 号 转换成三点信号 下放信号 ， 这种情况偶有发生， 对 安全生产造成严重影响 ，特别是对检修人员安全造成严 重影响。对此， 我们在提升机 P L C程序里加入信号比较 语句 ， 将输入的信号与提升机 P L C的方向继电器信号比 较 ． 如一致则输人信号有效 ， 提升机方能运行 ， 如不一致 则无效 ， 提升机不能运行 ， 彻底解决 了问题 。 四、 针对 K J D1 0型自动化装载与信号系统的维护 方法 针对该系统信号器件多 ，现场应用 的情况提 出以下 维护方法 每个星期检查一次到位开关 、量煤器闸门开 关 、 液压站各电磁阀、 称重传感器， 并检查称重传感器模 拟数值是否在正常范围内 每个月检查一次装载控制箱、 卸载控制箱、 车房信号箱 P L C各模块、 继电器等 每半年 更换一次车房信号箱内信号继电器。 作者单位 皖北煤电集团百善煤矿 责任编辑 潘 勇