PLC(可編程序控制器)因其采用模塊化組合結構、使系統組合十分靈便,抗干擾能力強、可靠性強,編程語言簡易、普及和編程方便,可以在線進行修改、柔性好等特點,在工業現場已被廣泛地應用于各行各業的開關邏輯控制、機械設備的數字控制、機器人和自動裝置的控制,閉環過程控制以及多級自動控制系統。
1數控提升機可編程控制器的可靠性研究
可編程控制器系統的故障包括外部設備故障、系統故障、硬件故障和軟件故障。
此項研究指出:
①安裝與布線方面,可編程控制器應遠離大功率的可控硅裝置、高頻電焊機和大型的動力設備等干擾源;I/O線與控制線應分開走,并保持一定距離;在電纜溝內把動力線與控制線分別敷設在電纜溝的兩側,測溫電纜要采用屏蔽線,而且要接地良好。
②輸入端或輸出端接有感性負載元件時,應在兩端并聯續流二極管或阻容電路,以抑制電路斷開時產生的電弧對可編程控制器的影響;當井筒接近開關、光電開關等兩線式傳感器的漏電流比較大時,可能出現故障的輸入信號,可在輸入端并聯旁路電阻,以減少輸入電阻。
③可編程控制器應與其它設備分別使用自己的接地裝置,也可采用公用接地線,但禁用串聯接地方式,因為這種方式會在設備間產生電位差。
④提升機對控制系統有較高的可靠性要求,在可編程控制器出現故障的時候采用冷備系統,即主控可編程控制器和輔控可編程控制器應盡量一致,以滿足緊急運行時可投入使用。
⑤供電部分應考慮幾個因素:輸入電源的電壓在一定允許范圍之內變化;輸入交流電斷電時,應不破壞控制器的程序和數據;在控制系統不允許斷電的場合,要考慮供電電源的冗余;當外部設備電源斷電時,應不影響控制器的供電;要考慮到電源系統的抗干擾措施。他們采取了使用不間斷供電系統、雙路供電系統、隔離變壓器供電系統、單獨電源給每一個可編程控制器供電或選用高質量的直流電源等方案來提高控制系統可靠性。
2采用可編程控制器改造礦山老舊提升機
其實施步驟如下:
①整體搬移原有操作臺,為新操作臺安裝創造條件,提升機改造期間臨時在搬移到一邊的原操作臺操作,但仍以老系統運行。
②在電樞回路上安裝新舊系統轉換刀閘,以便新老系統轉換。提升機制動系統潤滑油泵控制采取多路航空插頭進行新老系統切換,老系統可在新系統調試期間與之并存,互為備用。以后有必要的話可長久保留。
③在安裝中嚴格質量控制,指定將來參與維護的技術熟練人員進行安裝,通過全程參與為調試完成后轉入正常運行和維護創造條件。
④為縮短新系統調試時間,對井筒位置開關與行程、各個機械潤滑制動系統狀態等提升系統電控監測量,在傳感器安裝完后進行在線送電測試,校準每個測量參數,保證與提升系統實際相對應。老系統提升時逐步在計算機中檢驗每一部分持續的運行過程,保證提升系統能一次性無誤地實現切換。
⑤完成裝卸載系統在線調試后利用老系統提升,但提升機裝卸載站由新系統中可編程控制器系統控制。采用新老系統混合控制的方式使裝卸載及提升信號系統控制一次性投入成功,減少了新系統**調試工作量。
⑥在傳動回路中,電流閉環和速度、位置閉環是*關鍵的部分,其正確與否直接關系和影響到閉環系統的穩定性。他們利用每天兩個小時的日檢修時間對這些環節進行編碼器輸出試驗和電樞回路電流環控制的動態試驗,確定系統的動態響應各參數,為全系統空載和重載測試運行創造條件。
⑦利用全礦井機電設備停產兩天的檢修時間直接一次性進行全系統空載試運行,經過數次提速后達到了設計運行速度。系統運行平穩和準確后再進行裝煤重載運行試驗,*后實現全載全自動方式的提升。
3KZP型盤式可控制動裝置在下運膠帶機的應用
KZP系列盤式可控制動裝置是機電液一體化設備,由制動裝置、液壓站以及配套電控系統組成。盤式可控制動裝置的制動力矩是由閘瓦與制動盤摩擦而產生的,調節閘瓦對制動盤的正壓力即可改變制動力,而制動器的正壓力又與液壓系統的控制油壓成比例。機械設備正常工作時油壓達到*大值,此時正壓力為0,閘瓦與制動盤之間留有1~1.5mm間隙,即制動閘處于松閘狀態。機械設備需要制動時,電液控制系統就會根據工況發出控制的指令,使制動裝置按照預定的程序自動減小油壓以達到制動的要求。盤式可控制動裝置在環境溫度為40℃時每小時制動10次,盤面的*高溫度遠小于150℃,而且無火花產生。與電控裝置相互配合,可以使大型機械設備的停車減速度保持在0.05~0.3m/,在系統突然斷電時仍能確保大型機械設備(尤其是帶式輸送機)平穩地減速停車。其液壓控制系統采用雙回路結構,兩個回路完全對稱,可以互為備用。一般依靠蓄能器工作的制動閘就可以實現對下運帶式膠帶輸送機的軟制動。
KZP系列盤式可控制動裝置的主要特點體現在“可控”上。通過主驅動電動機的輸出軸以及膠帶輸送機上的速度傳感器來讀取電動機轉速及膠帶速度。重載時下運膠帶有時會出現“飛車”的現象,這個時候就要由可編程控制器監測速度傳感器的數據。當得到的速度大于正常運行設定值時,由可編程控制器減小制動閘電液比例閥的供電電流,從而減小制動系統的油壓,制動系統施閘使得制動閘瓦貼近制動閘盤為膠帶減速。當膠帶速度降至正常值以下時,可編程控制器再按照預先編制的程序增大制動閘電液比例閥的電流,使得閘瓦打開,實現了制動閘的動態可控運行,保障了膠帶輸送機的正常運轉。
4井下風門實現自動啟閉
通過井下風門的特殊結構,由遠紅外傳感器對來往的車輛進行動態檢測,同時利用可編程控制器實現井下風門的自動開啟和關閉,保障了車輛和行人的**。
現在井下使用的風門均是由人工操作的。由于負壓大,開門的操作力相當大,不僅開啟、關閉十分不便,而且極其容易損壞風門。這項研究的技術關鍵在于先開窗口然后開門。風門兩側的空氣有著一定的壓差,由于風門的面積很大,一般風門的開啟壓力為30~50kg。但是當風門已經有了比較小的開啟時,這個壓力就會銳減到5kg以下。為了減小開啟的壓力,他們在風門上設置一個窗口。因為窗口的面積比較小,其開啟壓力只有10kg左右。窗口打開以后,風門內外兩側的壓差立刻大為減小,有效地減小了開啟機構的強度和汽缸的操作力。
此項成果工作原理如下:當風門需要開啟時,控制信號傳送給了二位五通雙控電磁閥,電磁閥打到供氣位置,汽缸的活塞帶動行走部分向外運動,隨即打開設在風門上的小窗。當小窗開啟到與風門夾角成30時,小窗就會被固定銷擋住,無法繼續打開,而行走支點繼續向前移動,從而帶動風門開啟。由于風門上的小窗已經打開,風門內外的壓差基本消失,所以風門很容易就可以開啟。當風門開啟角達到90時自動停止動作,車輛和行人可以通行。當風門需要關閉時,控制信號傳輸到二位五通雙控電磁閥使其換向,控制壓氣進入汽缸的另一端,汽缸的活塞帶動行走部分向回移動,先是小窗被關嚴,然后帶動風門轉動,直到風門完全被關嚴為止。
專家們認為:此項成果有效地解決了風門開關不便的難題,可以防止風門撞車事故的發生,值得大力推廣使用。
5可編程控制器在通風機自動化變頻控制中的應用
成功地將可編程序控制器應用于南風井和北風井的主通風機自動化變頻系統,運行穩定可靠、調速平滑方便,而且實現了包括前導器和風門在內的全自動操作,由于其結果使得礦井的風量需求減少而全年節約電費110萬元。
該系統是以可編程序控制器為控制核心、智能變頻器為執行核心的機電一體化成果。為了確保通風機的運行**,主回路設計為兩部分:低頻部分由1臺VF61-2004智能變頻器和2臺ABB型低頻接觸器組成,是通風機的主運行回路;工頻部分由2臺降壓啟動器組成,作為低頻系統的后備回路,用于低頻系統發生故障的時候降壓啟動并且全速運行通風機。
控制系統由5部分組成:SU-6B工業可編程序控制器完成系統的自動控制和智能保護、風量傳感器實現系統的風量閉環控制、風門絞車編碼器實現風門的絞車**行程控制、電流變送器實現通風機的過流保護、前導器電動執行機構由可編程序控制器控制自動開啟和關閉通風機的前導器。
通風機的風門控制和風量閉環是程序設計的關鍵點。①在通風機運行過程中,如果風門的開、關過位,則有可能造成風門絞車斷電或者對風門造成損壞;如果開、關不到位,則會引起漏風從而影響通風機的效率。因而,除了在系統的硬件設計中給予了充分的重視之外(采用TRD1000型軸編碼器),軟件的設計也作了周密的考慮。②風量閉環的質量直接影響到礦井的通風質量甚至通風**,所以在軟件設計中采用了PD調節的方式,以保證閉環的質量。
實踐表明:此項成果與國內使用單片機和工業控制機進行改造的類似項目相比較,無論是在可靠性還是參數變更的靈活性方面都具有很大的優越性,可以廣泛地應用于礦井主通風機的自動化改造。
6空氣壓縮機群組的微機監控系統
以可編程控制器為核心的空氣壓縮機群組微機監控系統,徹底解決了以單片機或者工業控制機為核心的空氣壓縮機微機監控系統數據測試不準以及整機抗干擾能力差的問題,完善了空氣壓縮機在運轉過程中的**保護。
空氣壓縮機是煤礦生產的重要動力設備之一。國內目前運行的空氣壓縮機大都是采用一般的繼電器控制,其監控與保護的技術水平低下,不能夠達到《煤礦**規程》對空氣壓縮機運行的規定要求,因而故障率高、維護量大。雖然有些礦井采用了空氣壓縮機自動控制以及微機控制技術,但由于所選機型或采取的技術措施不能適應煤礦空氣壓縮機房的特殊生產環境,安裝不久就不能正常使用。新研制的空氣壓縮機群組微機監控系統由溫度變送器、壓力變送器、斷水裝置實時采集現場信號,送到可編程控制器各相關模塊,由CPU進行處理,經傳感器專用數顯儀表實時監測、顯示設備的工作狀態與