CN101299151A - 索道大负载的自动化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种索道大负载的自动化控制系统，包括卸矿站PLC控制系统下的准备启动、启动、运行和刹车停止过程，在整个自动控制过程中，液压系统的压力保持在5.5～6MPa，利用变频器力矩提升特性，采用S型启动方式，启动时间在6.5S；利用变频器的速度调节功能和光电编码器的速度检测功能，实现了速度闭环控制，当采取自动控制方式停车时，变频器测得电机转速减到10％额定转速时，换向C阀接通油路，一级刹车；当速度为零时，换向B阀接通油路，二级刹车；实现两级制动从而得到平稳的制动效果。本发明采用PLC控制系统下的货运索道大负载，实现了平稳起动和零速制动过程，系统稳定，操作方便，减轻了劳动强度，降低了设备故障率。

Description

索道大负载的自动化控制方法

【技术领域】

本发明属于工业自动化控制技术领域，涉及一种PLC控制技术和变频调速技术在货运索道大负载中的应用及货运索道大负载下的平稳起动和零速制动过程的自动化控制系统。

【背景技术】

凡口铅锌矿厂的索道控制系统是大负载设备，每天输送矿量达5500吨以上，是坑口和选矿厂的输送咽喉，索道系统的正常运行将将直接影响全矿的正常生产，由于索道控制系统涉及到装矿站、卸矿站，以及承载绳、牵引绳、网络通讯、其它辅助设备等方面，整个系统控制线长面广，原索道控制系统采用继电器控制方式，控制线路复杂，故障点多且分散，系统电气方面故障率较高；主电机采用绕线式异步电动机，虽然能保证索道启动，但启动过程过快，启动时间只有2.5s，时间短，对索道牵引绳和承重绳的冲击力度大，容易发生在线路上掉斗及牵引绳磨损较快等故障；系统制动功能不完善，容易出现制动时间过快和飞车现象，同时系统没有集中控制功能，工人劳动强度大，设备的维护成本较高。

【发明内容】

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种能使货运索道大负载下启动和制动过程更为平稳的控制技术，减轻对索道牵引绳和承重绳的冲击，减少了斗车在线路上的晃动，能有效地延长了钢丝绳的使用寿命，优化人机界面，使整个索道控制系统运行可靠且操作方便的索道大负载的自动化控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种索道大负载的自动化控制系统，包括卸矿站PLC控制系统下的准备启动、启动、运行和刹车停止过程，在整个自动控制过程中，液压系统的压力保持在5.5～6MPa，利用变频器力矩提升特性，采用S型启动方式，启动时间在6.5S，从而保证索道系统平稳启动，减少牵引绳的磨损和货运小车脱落的情况；利用变频器的速度调节功能和光电编码器的速度检测功能，实现了速度闭环控制，当采取自动控制方式停车时，变频器测得电机转速减到10％额定转速时，换向C阀接通油路，一级刹车，当速度为零时，换向B阀接通油路，二级刹车，实现两级制动从而得到平稳的制动效果。

上述索道液压控制系统是：换向A′阀为紧急卸油阀，换向A阀、A′阀和C阀断电通油，换向B阀和D阀通电通油，在主电机启动之前先启动制动油泵电机，经PLC发出指令接通C阀，压力油经溢流阀、单向阀、蓄力器、换向A阀至制动油缸，使制动器松闸。此时，换向B、C阀与油箱断油，当SP2压力达到6MPa时，K14压力继电器将信号送至PLC，PLC向操作台发出开机信号，同时，接通D阀开始卸荷，此时，油泵电机空载运行，当SP2压力降至5.5MPa时，K13压力继电器将信号送至PLC，PLC发出指令断开换向D阀停止卸荷，油泵工作从新使压力升至6MPa，使蓄能器压力保持在5.5～6MPa。正常停机或一般事故停机时，解锁主机启动信号，等待刹车信号，根据PLC读入的主机转速信号(由光电编码器输入)，当主机转速小于10％额定转速时，PLC输出刹车信号给变频器，使主电机与油泵电机断电，PLC输出信号经输出继电器控制A阀、C阀同时接通油路，压力油经截流阀回油箱，制动力随油压降低而增大，经过6S延时后接通B阀，开始卸油，压力下降制动力增大而实现停车；紧急刹车时，A阀、B阀和C阀同时接通油路，管路压力急剧下降实现紧急制动；PLC根据所测SP1压力信号，输出信号经输出继电器调节截流阀阀门，可以改变油压下降速度，其调节的大小根据实际中的刹车试验而定，从而也决定了B、C阀间的动作时差；本系统增加了紧急卸油阀A′阀，在操作台可以直接卸油抱闸。

在操作台上配备人机界面，可灵活调整生产中的各种参数(装矿时间、发斗间隔时间、推车链条速度、索道速度等)，显示生产中各种运行参数、设备状态、各种信号及事故报警记录，能方便快速地处理故障。利用PLC计算功能与人机界面接口准确统计每班、每天、每月的装矿斗数与装矿量及系统运行时间，提高生产管理水平。

人机界面通过高速以态网连接通讯，装矿站和卸矿站一是通过DH+(datahighway plus)工业网总线进行传输；二是通过1770-CD双绞线屏蔽电缆联接的PLC网络通讯；检测开关、执行机构与PLC输入输出模块连接。

本发明所取得的效果是：采用PLC控制系统下的货运索道大负载，实现了平稳起动和零速制动过程，系统稳定，操作方便，减轻了劳动强度，降低了设备故障率和设备的维护成本且维护方便，提高了设备的运转率，保障了全矿生产的顺利进行。

【附图说明】

图1是本发明所述索道系统网络方框示意图；

图2是本发明所述索道系统卸矿站PLC控制系统硬件方框示意图；

图3是本发明所述索道液压控制系统方框示意图；

图4是本发明所述索道控制系统方框示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1、图2、图3和图4，一种索道大负载的自动化控制方法，包括卸矿站PLC控制系统下的准备启动、启动、运行、刹车停止过程，在整个自动控制过程中，液压系统的压力保持在5.5～6MPa，利用变频器力矩提升特性，采用S型启动方式，启动时间在6.5S，从而保证索道系统平稳启动，减少牵引绳的磨损和货运小车脱落的情况；利用变频器的速度调节功能和光电编码器的速度检测功能，实现了速度闭环控制，当采取自动控制方式停车时，变频器测得电机转速减到10％额定转速时，换向C阀接通油路，一级刹车，当速度为零时，换向B阀接通油路，二级刹车，实现两级制动从而得到平稳的制动效果。

卸矿站PLC控制系统下的准备启动：首先操作台人员将选择开关拨到恒速、自动位置，然后启动制动油泵、润滑油泵、风机，液压控制系统中换向A′阀为紧急卸油阀，换向A 阀、A′阀和C阀断电通油，换向B阀和D阀通电通油，液压控制经PLC发出指令接通C阀，压力油经溢流阀、单向阀、蓄力器、换向A阀至制动油缸，使制动器松闸。此时，换向B阀和C阀与油箱断油，当SP2压力达到6MPa时，K14压力继电器动作，换向D阀通电开始卸荷，压力保持在1MPa，K12继电器动作，油泵电机空载运行，油压信号送至PLC，另装矿站开机允许信号、主机房允许开机信号、变频器准备就绪信号也被送到PLC中，此时，准备启动就绪，PLC向操作台发出开机信号，等待启动。

启动：操作人员在操作台上按下启动按钮，该启动信号被送到PLC中，经处理后输出一启动信号给变频器，变频器就以设定好的参数进行启动，启动时间为6.5秒，S型启动方式。

运行：索道系统启动后，变频电机运行速度保持在980r/min，液压系统油压保持在5.5～6.0MPa，PLC控制系统对油压进行判断：当油压大于6MPa时，K14继电器动作，换向D阀通电开始卸油，当油压小于5.5MPa时，换向D阀断电断油，停止卸油，此时，油压开始上升至6MPa，以上油压保持过程循环进行。

正常停机：操作人员按下停止按钮，该停止信号送到PLC中，经处理后输出一停止信号给变频器及相关辅助设备，变频电机开始减速，换向A阀断电打开油路，制动力随油压降低而增大，当速度减到10％额定转速时，换向C阀断电打开油路，一级刹车，当速度为零时，换向B阀打开油路，实现两级制动从而得到平稳的制动效果。紧急刹车时，换向A阀、B阀、C阀同时接通油路，管路压力急剧下降实现紧急制动。

本发明的货运索道大负载下的平稳起动和零速制动过程的自动化控制技术，具有很好的经济效益，电气故障率下降了80％以上，没有出现制动失灵和启动冲击的现象，减少牵引绳的磨损，运矿小车脱落的情况大大减少，极大地降低了设备的维护成本，索道运矿能力由原来的190～200吨/小时提升到现在的230～240吨/小时，经济效益显著。

Claims (4)

1、一种索道大负载的自动化控制系统，其特征是：包括卸矿站PLC控制系统下的准备启动、启动、运行和刹车停止过程，在整个自动控制过程中，液压系统的压力保持在5.5～6MPa，利用变频器力矩提升特性，采用S型启动方式，启动时间在6.5S；利用变频器的速度调节功能和光电编码器的速度检测功能，实现了速度闭环控制，当采取自动控制方式停车时，变频器测得电机转速减到10％额定转速时，换向C阀接通油路，一级刹车；当速度为零时，换向B阀接通油路，二级刹车；实现两级制动从而得到平稳的制动效果。

2、如权利要求1所述的索道大负载的自动化控制系统，其特征是：所述索道液压控制系统是：换向A′阀为紧急卸油阀，换向A阀、A′阀和C阀断电通油，换向B阀和D阀通电通油，在主电机启动之前先启动制动油泵电机，经PLC发出指令接通C阀，压力油经溢流阀、单向阀、蓄力器、换向A阀至制动油缸，使制动器松闸；此时，换向B、C阀与油箱断油，当SP2压力达到6MPa时，K14压力继电器将信号送至PLC，PLC向操作台发出开机信号，同时，接通D阀开始卸荷，此时，油泵电机空载运行，当SP2压力降至5.5MPa时，K13压力继电器将信号送至PLC，PLC发出指令断开换向D阀停止卸荷，油泵工作从新使压力升至6MPa，使蓄能器压力保持在5.5～6MPa；正常停机或一般事故停机时，解锁主机启动信号，等待刹车信号，根据PLC读入的主机转速信号，当主机转速小于10％额定转速时，PLC输出刹车信号给变频器，使主电机与油泵电机断电，PLC输出信号经输出继电器控制A阀、C阀同时接通油路，压力油经截流阀回油箱，制动力随油压降低而增大，经过6S延时后接通B阀，开始卸油，压力下降制动力增大而实现停车；紧急刹车时，A阀、B阀和C阀同时接通油路，管路压力急剧下降实现紧急制动；PLC根据所测SP1压力信号，输出信号经输出继电器调节截流阀阀门，可以改变油压下降速度，其调节的大小根据实际中的刹车试验而定，从而也决定了B、C阀间的动作时差。

3、如权利要求1所述的索道大负载的自动化控制系统，其特征是：在操作台上配备人机界面，调整生产中的参数，如装矿时间、发斗间隔时间、推车链条速度和索道速度，显示生产中的运行参数、设备状态、各种信号及事故报警记录；利用PLC计算功能与人机界面接口准确统计每班、每天、每月的装矿斗数与装矿量及系统运行时间。

4、如权利要求1所述的索道大负载的自动化控制系统，其特征是：人机界面通过高速以态网连接通讯，装矿站和卸矿站一是通过DH+(data highway plus)工业网总线进行传输；二是通过1770-CD双绞线屏蔽电缆联接的PLC网络通讯；检测开关、执行机构与PLC输入输出模块连接。

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