矿井提升机PLC-变频电控系统设计.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research792020 ・ 02 技术应用与研究 矿井提升机PLC-变频电控系统设计 *李蔷薇1宁连旭 1晋城乾泰安全技术有限责任公司山西048006 2.晋煤集团长平公司山西048006 摘要矿井提升机是地下矿井与外界的唯一通道，是井下生产系统和地面工业相联接的重要枢纽，肩负着提升煤炭、歼石、升降人员和 设备，下放材料等的重要运输责任.设计中充分考虑到保护系统的使用环境，釆用现代控制器件PLC-变频器来取代传统的继电器-交流接 触器控制方式，将变频器与可编程控制器PLC相结合应用于矿山实际生产中，对现有的提升机电控系统进行改造设计，提高精度，在 更安全的范围内保证矿山生产的顺利进行简化了控制线路. 关键词矿井提升机；变频器；PLC 中图分类号T 文献标识码A Design of PLC- Frequency Conversion Electric Control System for Mine Hoist Li Qia n gwe i1, Nin g Lia n xu2 l .Jin c h e n g Qia n ta i Sa fe ty Te c h n o l o gy Co ., Ltd ., Sh a n xi, 048006 2. Ch a n gpin g Co mpa n y o f Jin me i Gr o up, Sh a n xi, 048006 Abstracts Mine hoist is the only channel between underground mine and the outside world. It is the important junction of underground production system and surface industry. It shoulders the important transportation responsibility of lifting coal, gangue, personnel and equipment, as well as lowering materials, etc. In the design, the use environment of the protection system was fully taken into account, and the modem control device PLC- frequency converter was adopted to replace the traditional relay-AC contactor control mode. The frequency converter and programmable controller PLC were combined and applied to the actual production of the mine. The electric control system of the existing hoist was reed and designed to improve the accuracy and ensure the smooth running of the mine production in a safer range and simplify the control circuit. Key words mine hoists frequency converter\ PLC 1 设计依据 副井筒斜长L520m；井筒倾角a 25 ；电源电 压380V；主井筒形状为圆弧拱，净宽3.5m,净高2.5m,断 面7. 25m2；井底车场长度LH30mo 2. 提升机的选择 选用JK-2/20E型提升机 卷筒直径D2m；卷筒宽度B1.5m；最大静拉力60KN； 破断拉力总和389KN；托运长度613m, 2层；最大速度 3. 823m/s；变位质量6600Kg；验算最大静拉力 FjQdg sin a u c o s a qkLcg sin a u 2c o s a 9010sin 250. 01Xc o s25X103. 58X593X 10sin 25 0.2c o s25 46KN60KN 提升机选择符合要求。 3.变频电控系统硬件设计 ⑴变频器的选择 本设计中采用三菱高性能通用变频器FR-A540系列变 频器功率范围0. 4-375KW 3相380V；调速比可达1120 0. 5-60Hz；内置RS-485o 变频器容量的选择，根据公式 Sn Pn rjm x cos pm Sn -变频器输出容量；Pn -配用电动机容量；il m-电动机 效率；c o s①m-电动机功率因数。 所以本设计中所选用的变频器的具体型号为FR-A540L- S280Ko 2 PLC程序设计 信号工发来打点信号，脉冲信号通过X14或X15控制Ml通 b k r 断。 司机接收打点信号后，在安全回路正常情况下，操作 选向正反向开关，主令手柄，为正反向运行做准备。相应开 关均合到规定位置后，中间继电器M3或M4相应接通，对应变 频器正向Y2或反向Y3接通，Y2, Y3控制继电器动作接通变频 器。相应Y10, Y11接通指示灯。此时Y4也有电控制变频器封 锁。 M3或M4接通后，时间继电器T1通电，T1延时5秒后T1常 开触电闭合，Y15接通控制低速继电器S-RL动作，变频器开 始低速加速运行并自锁。 T2通，延时1.5s后，T2常闭动断，Y15没电不再加速， 但Y4使变频封锁输出不变。T2常开触点动合后，T3通延时 21s后T3常开闭合Y16通，为高速加速做准备。同时T3常开触 点闭合使Y14通控制高速S-RH动作，开始高速加速运行。 同时T4通，延时2. 8s后，T4常开触点闭合，T5通，延时 142. 2s进入等速阶段。T5常闭触点断开，变频器封锁解除， 加速过程完成。 表1符号说明 中间继电器时间继电器 打点信号Ml变频器启动紧绳T1 安全回路M2低速运行T2 正向运动M3低速运行保持T3 当代化工研究 Modem Chemical Research80 技术应用与研究 2020 ・ 02 反向运行M4高速运行T4 等速阶段T5 图］程序T形图 ⑶控制子程序设计方案 在控制子程序设计方案过程中，其主要以及最终目的是 为了更好的控制主电动机的变频调速，控制液压站电磁阀开 度、控制调闸以及调绳，以及启动安全保护以及安全制动。 而在子系统方案设计过程当中，需要将程序设置为手动、半 自动、检修、应急运行等4种方式，其中手动以及半自动的 运行方式可以被认为是处于正常情况；而处于检修状况时， 程序应当有0.3m每秒的低速运行速度。而一旦此程序中出现 了故障，通过保护这一环节能够使系统自动停止；如果系统 当中出现了故障，并且不能够及时排除，此时程序应当启动 应急运行方式，一般而言，在启动应急运行方式的过程中， 程序的运行速度应当小于0. 5m每秒。 4.变频电控系统的操作与运行 ⑴开车前准备 没合上高低压电源前，制动手柄放在紧闸位，主令手柄 中间位，调绳开关中间位，过卷复位开关中间位。合上高低 压电源，开动制动泵、润和泵。 ⑵起动加速 图2控制流程图 变频器上电，电阻柜风机、变频器风机上电；司机获 得信号后，制动手柄推向松，闸位GZJ吸合，工作闸松开， 司机操作选向开关变频器正向运行；利用测速编码器，深度 指示编码器及频率检测反馈；正常停车与快速停车，变频器 停止；操作台数码显示模块利用PLC功能显示深度指示模 拟，主电路电流、电压、工作给定参数等o 5. 系统维护 1 本系统设有数字深度指示器强制复位功能，将过 卷旁路开关置于上守卷位置时，按事故复位按钮10秒后，可 将主容器深度指示器置于零位，置在下过卷位置时，按事故 复位可按钮10秒后可将副容器深度指示值置于零。 2 如果数字深度指示器指示的位置与实际位置相差 过大或司机台位置偏差大指示灯亮时，要及时进行同步校 正。 3 PLC电池使用寿命一般为3年，当同机台上的PLC电 池电压低指示灯亮闪烁时，应近快在一个月内换上新的锂电 池，避免程序出错。 4 控制系统带蓄电池时，若系统几小时以上断电 时，应将Q10分断，以免蓄电池过度过放电而损坏。 6. 结论 PLC-变频器，可以实现恒加速和恒减速控制，节能效果 显著，电路结构简单。PLC-变频器已广泛应用于各个大型设 备的传动机构，它集电力电子、自动控制、微电子技术于一 体的高新科技，调速性能高、节能效果显著、应用广泛，是 目前最理想的传动方案，为提高企业经济效益提供了重要的 新手段。 【参考文献】 ［1］ 武彦生.PLC-高压变频器在煤矿提升机上的应用［J］.当代 化工研究，2019 04 167-168. ［2］ 李晓宁.矿井提升机转子变频电控系统丝改造实践［J］.机 械管理开发,2017, 32 12 95-96. ［3］ 宋海燕，陈继涛，赵梅莲,刘晓玲.矿井提升机PLC变频调速 控制系统设计［J］.煤矿机械,2015, 36 10 246-24 ［4］ 齐晨曦.浅析PLC-高压变频器在煤矿提升机上的应用［J］. 科技创新与应用, 2015 27 151. ⑸谭国俊.矿井提升机交直交三电平变频电控系统研制及其 应用［C］.金属矿山杂志社、现代矿业杂志社、中国矿业 114网、冶金矿产资源高效开发利用产业技术创新战略联盟、金属 矿山安全与健康国家重点实验室、金属矿产资源高效循环利用国家 工程研究中心、中国冶金矿山企业协会矿山技术爰员会.中国矿业 科技文汇-2014. ［6］ 连红飞.煤矿提升机国产高压变频电控系统改造探讨［J］. 机械工程师，2012 12 141-142. ［7］ 程居山，等.矿山机械.中国矿业大学出版社, 1997. ［8］ 孙玉蓉，周法孔,等.矿井提升设备.煤炭工业出版社，1995. 【作者简介】 李蔷薇 1989-,女,晋城乾泰安全技术有限责任公司；研 究方向机电.