PLC技术在带式输送机盘式制动器上的应用与探讨 -.pdf

2 0 1 3年第 1 2期 煤炭工程 d o i 1 0 ．1 1 79 9 ／e e 201 31 2 0 45 P L C技术在带式输送机盘式 制动器上 的应用与探讨 张妙恬，冯 禹，杜 岩 ，张 博 ，孟 国营 中国矿业大学 北京机电与信息工程学院，北京1 0 0 0 8 3 摘要 文章基于下运带式输送机的制动特点和对制动 系统的特殊要求，对 自冷式盘式制动 器的工作原理做 了相 关介绍 ，并 着重介 绍了 P L C控制技 术在盘式制动 器上的应用。为 了更好 的 实现煤矿安全运输 ，提 出了盘 式制动装置的几点改进建议 ，对保障带式输送的安全运行和推进 P L C控制技术在盘式制动器的应用有重要 的指导意义。 关键词 带式输送机 ；盘式制动器；P L C控制技术 中图分类号T P 5 2 8 ． 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 1 3 1 2 - 0 1 3 1 -02 带式输送机因其构造简单 ，安装方便，运行效率高而 得到越来越广泛的应用，目前带式输送机主要应用于输送 煤炭、矿石、沙石等散装物料的场合。国内的矿井开采 目 前大部分为深井开采，下运带式输送机得到越来越广泛的 应用。由于下运带式输送机的倾角大，运量大 ，物料在下 运过程 中 ，输送 机 的工况 比较 复杂 ，驱动 电机 可能是 电 动 状态，也可能是发 电状态，当系统超载或者遇上突然断电 等其他意外情况时，如果不能及时刹车，可能会发生飞车 事故。因此，下运带式输送机必须装有安全可靠的制动装 置，而且务必要保证下运带式输送机不管是在正常情况下， 还是发生故障的情况下都能安全平稳的停车。在盘式制动 装置的基础上引入了 P L C控制技术，很好地满足了下运带 式输送机对安全制动和平稳停车的要求。 1 盘式制动器的工作原理与主要工作程序 1 ． 1 盘 式制 动 器工作原 理 盘式制动器主要由液压制动系统和P L C控制系统组成 ， 其结构图如图 1所示。制动系统主要 由活塞柱，液压缸体 ， 闸盘 ，闸瓦 ，制动器 体 ，碟 簧等几 个结 构件 构成 。盘式 制 动装置的工作过程主要分为两步，一是依靠油压实现松闸， 二是依靠碟簧复位产生制动力矩来实现制动。 P L C控制系统主要 由C P U模块，数模转换模块，压力 传感器和温度传感器等部件构成。P L C控制流程 图如图 2 所示 ，当 P L C控制系统接收到开闸指令后，先检测输送机 沿线各种保护是否都正常，如果存在故障系统会出于安全 考虑拒绝启动。当各种保护都正常时，系统启动液压站上 的制动泵电机。液压站中的液压油在泵的作用下被吸人到 活塞杆 制动闸盘 图 1 盘式制动器 结构原理 图 活塞腔内，油压受控增加，碟形弹簧在油压的作用下受力 变形，闸瓦被碟簧推离开制动盘，盘式制动器完成开闸状 态。当 P L C控制系统检测到闸缝满足要求时启动带式输送 机主电动机，系统完成起车状态。通过手动装置可以调整 闸瓦与闸盘之间的间隙，为了安全起见，闸瓦间隙要严格 控制在在 11 ． 5 ra m之间。当P L C控制系统接收到抱闸命 令时，关闭液压站上的电机，油压降低 ，碟簧储存的弹性 势能释放，闸瓦在碟簧弹性势能的作用下立即靠近制动闸 盘 3 。当液压 站压力 为零 时，碟 簧弹性 势能完全 释放 出来 ， 盘闸抱死，此时输送机处于完全停车状态。当系统出现超 载，跑偏，突然断电等紧急情况时，P L C控制系统发出急 停指令，迅速切断主电机和液压站上电机的电源 ，实现紧 急停车 ，保 障系统安全。 另外，通过液压站上的压力传感器与 P L C控制系统的 合理应 用实现制动力 矩 的反馈 与调节 。由盘式制 动器 的工 作原理可以看出，P L C控制系统在盘式制动器上的合理应 用 ，保证了带式输送机系统不管是在正常停车情况下，还 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 0 8 作者简介张妙恬 1 9 8 8～ ，女 ，山东泰安人 ，2 0 1 1 年毕业于山东科技大学机械电子工程专业，现研究方向为机电一 体化。 1 31 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 3年第 1 2期 图 2 P L C控制流程图 是在突然断电等紧急情况下都能安全平稳的停车，对保障 系统 的安全运输具有重要意义。 1 ． 2主要 控制 程序 编制 P L C控制系统主要通过油压传感器和数模转换模块把 液压站的压力传递给 C P U模块 ，制动油压通过 V D 1 2 4在操 作台界面上实时显示，P L C控制程序图如图 3所示。当油 压大于6 ． 5 M P a时，P L C控制系统发出闸开信号，输送机主 电机启动，闸开信号控制图如图 4所示。而后面的大与 5 ． 5 M P a 是为 了安全考虑而设置 的，即防止 油压稍微波 动制 动器就抱闸。当P L C控制系统接收到停车指令后，顺速关 闭主电机电源并且发出抱闸信号，系统压力按编制好的程 序经过液压站 上 的阀组下 降，实现输送 机平稳 停车 。当输 送机系统发生故障时，P L C控制系统会发出急停指令，系 统会走故 障子程序实现紧急抱闸，输送机实现及时停车， 以防发生 安全 事故 。 Al wa y s On S M 0 ． 0 卜 1 一 IDI EN END S UB DI EN E ND Ⅷ D1 1 6] 一 I N 1 OUTt IR R I l EN END卜 - l EN END VD1 2 0 I N I OUT VD1 2 4 25 6 0 0 I N2 卜 _ 1 } 制动油压 ． I S y mb o l Ad d r e s s Co mme n t A l w a y s O n S MO ．O 始终接通为O N 制动油压 V D 1 2 4 制动油压显示 制动油压输入 A L W8 图 3 P L C控制程序图 2盘式制动装置改进建议 现在的输送机盘式制动装置大部分没有设置闸瓦磨损 保护，当闸瓦间隙过大或磨损量很大而没有得到及时的调 整或更换时，会影响系统的刹车性能，严重时可能会造成 飞车事故甚至人员的伤亡 ，所以在制动装置上安装闸瓦保 l 3 2 制动油压 制动油压制动泵选一号制动 一号制动泵 闸开 VD1 2 4 VD1 2 4 择 1 3 -2 泵QO ． 1 反网 1 4 ． 1 Q1 ． 1 ---t ≥ 6 闸 Q -- q ≥ R 5 ． 5 图 4闸开信号控制图 护是很有必要 的。 通过在制动头上安装位移传感器随动机构可以及时准 确的检测出闸缝大小，位移传感器探头装在制动头的支架 上，可随制动头的移动而移动。以 P L C为核心组成控制保 护电路，其中输入电路有调零放大级和 A ／ D转换线路组 成 ，输 出通道 主要 为 D ／ A转 换器 部分 。系统 测量 原 理为 当盘 闸处 于抱 闸状 态 时 ，调整 调零 放大 电路 使输 入 为零 ， C P U在没有信号输入时，亦无控制信号的输出。当盘闸松 闸时，位移传感器随制动头移动与制动盘之间有相对位移。 该输 经放大器放大、A ／ D转换并送 C P U处理。根据处理 结果 ，系统判定闸缝是否在要求的合理范围内，如果闸缝 符合要求系统正常运行，否则系统将会发出急停指令，以 便操作员及时检查并排除故障，防止发生飞车等意外事故。 3结语 盘式制动器主要具有制动盘耐磨损、摩擦系数稳定、 散热性好 ，制动力矩可实时调控 根据需要，可通过调节液 压站上的阀组调节 ，制动器维护方便快捷，液压站密封 性、稳定性好等优点。本文结合 P L C控制技术在盘式制动 器的应用，分析了盘式制动器的基本_T作原理和 P L C控制 的具体流程，对 P L C控制的主要程序做了简要介绍，并提 出了盘式制动装置的改进建议 ，能够促进大家对盘式制动 装置制动性能的研究 和开发 ，对保 障带式输送 机 的安全 应 用具有一定的指导意义。 参考文献 [ 1 ] 于岩．运输机械设计 [ M] ．北京中国矿业大学出版社 ， 1 9 9 8． [ 2 ] 鹿丙伟 ，沈建 ．影 响盘 式制动 器可靠 性 因素分 析 [ J ] ． 矿 山机械 ，2 0 0 6 ， 1 1 6 ，7 7～ 7 8 ． [ 3 ] 韩兆祺．双 比例液压盘式制动器在带式输送机上的应用 与研 究[ J ] 矿山机械 ，2 0 1 1 ， 1 0 5 2～5 4 ． [ 4 ] 毛君 ，师建 国，张东升．带式输送机起动特性和可控技术 研究 [ J ] ．矿山机械 ，2 0 0 4 ，3 1 2 1 9 2 2 ． [ 5 ] 张吴 ．新 型提 升机 盘形 闸闸瓦 间隙监 测保 护装置 [ J ] ． 矿 山机械 ，2 0 1 1 ， 3 3 7～4 0 ． [ 6 ] 张媛 ，周满 山，于岩 ，等 ．大功率下运带式输送 机的制 动技术．煤矿机械 ，2 0 0 2 ， 4 4～7 ． [ 7 ] 封士彩 ，朱松青 ．矿井提 升机 盘形 闸制 动失效 分析[ J ] ． 煤矿机电，2 0 0 2， 2 3 l～ 3 2 ，3 7 ． 责任 编辑赵巧芝 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m