CN1063264A - 罐笼装罐操车设备自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明为矿山立井罐笼装罐操车设备提供一种 自动化联动闭锁控制系统。指令系统设有微机自控 回路、人工按钮点控回路、检修解锁回路，控制方式以 微机自动集控为主，人工按钮点控为副相结合；执行 系统采用直线电机为驱动力，磁性开关为限位装置； 人工选择A、B道和提人、提物、再通过微机程控或人 工点动按钮，使操车设备自动联动闭锁或单机自动闭 锁运行。

Description

本发明涉及一种自动化控制系统，适用于矿山立井罐笼用的装罐操车设备自动化联动闭锁控制。

现有技术，国外有气功操车设备联动集控系统，由于用压缩空气作操车设备驱动力，需要增加许多附属设备，如增加80多个气缸和60多个阀门，还需要压缩气源和许多管路等，工程量大、附属设备多而复杂，维修安装量大，故障多等不足之处。经国外专利文献检索，只有用于提升系统的控制装置如US4754851、US1423485、T59035589等。

经国内检索，罐笼阻车器闭锁安全保护装置（CN2052402U），其不足之处：（1）只解决控制安全门、罐笼拉闸、阻车器的电磁锁，也就是只解决罐笼在升降过程中安全问题，并没有解决罐笼装罐操车设备系统的闭锁控制，如复式阻车器、转辙机、推车机等;（2）没有解决罐笼装罐操车设备的自动化联动问题，仍是用人工直接驱动操车设备动作，故它属于手动部分操车设备的闭锁装置;（3）它的闭锁安全保护靠晶体管电路等硬件实现，容易坏，使用维修不便，通用性差等。

本发明目的，为矿山立井罐笼用的装罐操车设备提出一种能够自动联动和闭锁的控制系统，而且其结构简单、造价低、维修方便、运行可靠、通用性强的自动化控制系统。

本发明目的是通过如下技术方案实现。

图1为本发明自动控制系统方框图;

图2为本发明操车设备布置示意图;

图3为本发明自动控制系统配电系统图;

图4为本发明自动控制回路连接图之一;

图5为本发明自动控制回路连接图之二;

图6为本发明自动控制回路连接图之三;

图7为本发明自动程序控制器连接图;

图8为本发明自动程序控制器软件框图;

图9为本发明自动程序控制器提物软件框图;

图10为本发明自动程序控制器提入软件框图;

本发明罐笼装罐操车设备自动控制系统，主要包括电源系统、指令系统和执行系统，其特征在于：

1、指令系统设有自控回路、人工按钮点控回路、检修解锁回路，指令运行控制方式，以自控为主，人工按钮点控为付相结合，自控回路主要由程序控制器（8）、中间继电器（11）、（13），组成;人工按钮点控回路主要由按钮（9），中间继电器（11）、（13）和超时限保护器（12）等组成;检修解锁回路主要由若干个解锁继电器的线圈并联后接在供电回路中，其常开接点并联在中间继电器（11）的接点二端;程序控制器（8）的输入模块与操作台的转换开关（2）连接，输出模块与中间继电器（13）线圈连接;中间继电器（11）的输出接点与程序控制器（8）的输入模块和操作台的按钮（9）连接，并与中间继电器（13）的输入线圈连接;中间继电器（13）的常开接点与操作台的显示灯、与执行机构的接触器（14）的线圈、与超时限保护器（12）线圈连接;超时限保护器（12）的常闭延时接点，又与操作台的转换开关（2）的手控和检修接点连接;操作台的转换开关（2）又与中间继电器（13）的输入端连接（见图1）。

2、罐笼装罐操车设备自动控制系统的控制指令部分，设有微机自控回路、人工按钮点控回路、检修解锁回路。

微机自控回路，主要由程序控制器（8）、中间继电器（11），（13）组成，程序控制器（8）输入模块与中间继电器（11）的常开接点连接，输出模块与中间继电器（13）的线圈连接，通过中间继电器（13）为连接各操车设备的执行机构的总枢钮，向各设备的执行机构发出控制指令，使操车设备自动安全联动和闭锁。

人工按钮点控回路（见图1），主要由按钮（9），中间继电器（11）、（13）和超时限保护器（12）组成，按钮（9）连接中间继电器（11）的常开接点和中间继电器（13）的线圈。在人工外部程序控制下（A、B道选择，提人或提物功能选择等），人工一次一次地点动被控设备的控制按钮（9），控制操车设备单机一台一台的按序自动动作和闭锁。

检修解锁回路（见图3），主要由若干个解锁继电器如2KA、3KA、3aKA等的线圈并联后一端与转换开关（2）的接点连接，另一端与36V（AC）控制电源电路连接，解锁继电器的常开接点并联在中间继电器（11）的接点的两端。

3、超时限保护回路（见图1、图5），是在手控和检修运行方式下工作的，它是由若干个时间继电器KT组成，各个时间继电器的线圈一端分别与中间继电器（13）相应的常开接点连接，另一端接36V（AC）控制电源回路，其延时常闭接点一端分别与手控回路和检修回路的按钮连接，另一端与转换开关（2）的接点（4）连接。当某台操车设备不能按预定时间运行到位时，时间继电器延时常闭接点打开，断开了正在运行的未到位设备的电源，使该设备不继续往下动作，起到保护作用。

4、罐笼装罐操车设备自动控制系统的执行机构，其特征是每台操车设备上均配备一套执行机构，主要包括接触器（14）、驱动器（16）、到位开关（17），驱动器（16）和到位开关（17）分别安装在每台操车设备上，各操车设备的接触器（14）集中安装在接触器柜内，驱动器（16）为执行机构的驱动力，到位开关（17）为执行机构的限位装置。接触器（14）的线圈的一端接中间继电器（13）的常开接点，另一端接接触器（14）的控制电源127V（AC），其主触头一端与电网连接380V（AC），另一端接驱动器（16）的电源输入端，到位开关（17）的常开接点一端与中间继电器（11）的线圈连接另一端与控制电源36V（AC）连接。

5、罐笼装罐操车设备自动控制系统的配电设备，分电源进线柜、控制电源柜和电容补偿柜。控制电源柜分三种电压等级36V（AC）、127V（AC）、220V（AC）分四回输出。其中36V（AC）输出一回，供程序控制器（8）的输出模块、中间继电器（11）、（13），超限时保护器（12）、显示灯（15）的电源;127V（AC）输出二回，一回供接触器（14），另一回备用，220V（AC）输出一回，经电源控制器（6）供程序控制器（8）的主机及输入模块电源。上述不同等级电压，均通过转换开关（2）的转换与其相应控制回路接通。

6、罐笼装罐操车设备自动控制系统，其主要关键部件，采用标准化通用的先进器件。如程序控制器（8）是由主机PFZJ-CPUIE、输入模块PFJ-N084，输出模块PFJ-T081组成，执行机构的驱动器（16）采用能够作正向或反向直线运动的直线电机M作为驱动动力，取代人工用力操作驱动等;到位开点（17）采用磁性开关MS进行限位;超时限保护器（12）采用时间继电器TK等，这些标准通用的器件，维修方便，造价低。

下面结合实施例和附图，描述本发明的工作原理：

本发明自动控制系统，有三种运行方式：自控、手控、检修，以微机自动集控为主、人工按钮点控为付，检修运行为本装置配套的辅助运行方式，三种运行方式通过转换开关（2）选择，互相闭锁运行。

拨动转换开关（2）的位置，其实质就是接通不同控制回路的供电电源。如拨到自控运行方式（5）时，接通36V（AC）、127V（AC）、220V（AC），其中220V（AC）经电源控制器（6）供给程序控制器（8）通电工作。程序控制器（8）得电工作，接收二路控制信号，一路由人工外部程序控制信号（如提人或提物功能选择开关（7）和A、B道选择）输入到程序控制器（8），另一路接收中间继电器（11）输出的上一级操车设备到位开关（17）的到位信号，经程序控制器（8）内部预先编定的提人（见图8、图10）或提物（见图8、图9）的操作程序（均具有超时限保护功能）处理后自动发出控制指令，使中间继电器（13）线圈带电，中间继电器（13）的接点，一种接通36V，使操作台上显示灯亮;另一路常闭接点打开，使被控设备的控制回路断电，即闭锁;再一路常开接点闭合，向被控操车设备的执行机构供电，接触器（14）接通驱动器（16）电源，驱动器（16）得电作正向或反向运动，驱动被控操车设备到位，被控操车设备到位后，到位开关（17）接通，输出到位信号反馈到中间继电器（11），由中间继电器（11）再输入到程序控制器（8）自动发出下一级操车设备联动信号，这样罐笼装罐操车设备，在程序控制器（8）命令控制下，周而复始的自动联动运行和自动闭锁。

转换开关（2）拨到人工按钮点控方式（4）时，接通手控回路工作电源360V（AC），127V（AC）人工点动按钮（9），发出命令使操车设备单机自动运行和闭锁（执行机构工作同自控（5））。

转换开关（2）拨到检修位置（3）时，接通检修回路工作电源36V（AC）、127V（AC）。为了被检修设备试车时，避免按操车程序一步一步繁锁运行，本发明设置了解锁装置，能够使单机直接试车。解锁装置采用若干个解锁继电器，将其线圈并联后连接在供电回路中，其常开接点闭合，将中间继电器（11）的闭锁接点短路而解锁，保证了被检修操车设备直接方便试车运行。

从上可见，罐笼装罐操车设备自动控制系统中人的外部程序或程序控制器（8）是自动化控制系统的命令系统，直线电机M是驱动器（8）的驱动动力，磁性开关MS是限位开关（17）的限位装置，中间继电器（13）是自动化控制命令系统和各操车设备执行机构的连接总枢钮。

下面结合实施例和附图，以选择A道、罐笼提物为实例，本自动控制装置怎么控制摇台自动运行和闭锁的工作过程：

1、微机自动程序控制工作过程（见图5）：

工作开始，打开钥提开关1S0-2，使电源接触器1KMA-2线圈带电，常开接点1KMA-3、208接通，控制电源回路36V（AC）、127V（AC）供电，将工作方式选择开关（2）的转换开关2S0-4转到自动位置，使2S0的（1）-（2）接通-4，接触器（14）2KMA线圈带电-4、2KMA接点闭合-112，经电源控制器（6）给程序控制器（8）供电220V（AC），同时接触器（14）2KMA常开接点闭合-277，同时转换开并2S0的（7）-（8）接通-9，36V（AC）给程序控制器（8）的输出模块供电，程序控制器（8）启动工作，自控工作方式（5）显示灯亮。

将功能选择开关（7）的转换开关3SO-145拨到提物功能（见图9），当A道罐笼到位，A道罐笼到位开关（17）的磁性开关MS39常开接点闭合，中间继电器（11）54KA线圈带电-274，54KA的常开接点闭合-143，给程序控制器（8）输入信号，程序控制器（8）输出回路输出-193，使摇台落下中间继电器（13）25KA线圈带电（见图5），常闭接点25KA打开-88，使摇台抬起回路不得通电，常开接点25KA闭合-236（见图6），使摇台落下接触器（14）30KMA线圈带电，使接触器30KMA主触头闭合（见图4）摇台的直线电机M带电动作，摇台落下。当摇台落下到位后，到位开关（17）的磁性开关MS12和MS14的常接点闭合-265，摇台落下动作完毕，为安全门打开发出信号，以下动作同上，超时限保护由程序控制器（8）自动执行。

2、人工按钮点动控制工作过程：当程序控制器（8）故障时，可用人工点控按钮（9），控制操车设备单机自动闭锁运行。当工作方式转换开关2S0拨到手动位置（4）（此时127V（AC）已在自动控制方式时接通），转换开关2S0的（3）-（4）接通-5，供给36V（AC）使手动控制回路带电，使中间继电器（13）的20KA线圈-70、21KA线圈-73、22KA线圈-77、23KA线圈-80回路中的1KA的常开接点闭合（见图5），为使推车机动作作准备，同时1KA的常开接点接通-278，使显示灯亮表示已进入手动工作方式。

当A罐笼到位（见图6）到位开关（17）MS39常开接点闭合-274，使中间继电器（11）54KA的线圈带电-274，使54KA常开接点闭合-91，同时54KA常开接点闭合-91，54KA常闭接点闭合-280，显示灯（15）亮，表示A道罐笼已到位。

此时人工点动摇台落下按钮（9）22ST-91（见图5），则摇台落下中间继电器（13）25KA线圈带电，使25KA常开接点闭合-236，摇台接触器（14）30KMA线圈带电-236，接触器30KMA的主触头闭合（见图4），使摇台直线电机M带电工作，同时中间继电器（13）25KA常闭接点打开-88，使摇台抬起中间继电器（13）回路不能带电而闭锁。当摇台落下动作到位后，摇台工作完毕，而使摇台落下到位开关（17）MS12、MS14-265闭合（因井筒前一组摇台、井筒后一组摇台同时动作，所以两个到位开关（17）也必须同时合上），摇台到位中间继电器（11）47KA线圈带电（见图6），为安全门打开作好准备。安全门打开动作同上。若摇台落下未到位，中间继电器（13）的25KA的常开接点闭合-100（见图5），使摇台超时限保护器（12）的时间继电器5KT线圈带电，其延时常闭接点打开-88，使摇台控制回路断电，起到超时限保护作用。

3、检修工作方式（见图5），把转换开关（2）2SO拨到检修位置，（电源同手动运行方式）解锁继电器2KA-6、3KA-7、3aKA-8线圈带电，其常开接点闭合，将操车设备的各闭锁回路的中间继电器（11）的闭锁接点短路掉，如摇台落下回路中3KA常开接点闭合-92，将罐笼到位继电器（即中间继电器（11）54KA的常开接点短路即解锁。此时A罐笼无论到位与否，均可按动按钮（9）22ST-91而使摇台落下，进行单机试车。动作过程与手控相同。

本发明罐笼装罐操车设备自动控制系统的优点是：

1、自动化程度高，各操车设备都能独立自动运行，各操车设备之间都能闭锁联动，实现了罐笼装笼全部操车设备全过程自动化联动和闭锁运行。从罐笼到位（如A道）→摇台落下→安全门打开→单式阻车器打开→推车机推车入罐并自动返回→阻车器闭合→安全门关闭→摇台抬起→罐笼提升→转辙机道岔转向B道→复式阻车器打开、矿车进入B道，为下一次B道装罐作准备。待B道罐笼到位后全部装车过程自动运行。

2、能够满足矿山立井罐笼装罐操车设备各种不同运行工作状态的自动化需要。如自动化控制指令、采用微机集控为主、人工按钮单机点控为付相结合的方式，一旦微机程控故障时，人工点动按钮代替微机发出控制指令，使操车设备单机自动闭锁运行。当需要检修单机试车时，解锁继电器工作，将各操车设备解除闭锁，点动按钮使单机直接试车，提高检修试车工作效率。

3、设有多种安全闭锁保护措施：

（1）设有超时限保护器（12）或微机内部设有超时限保护程序，自动保护未按时到位设备不继续运行，避免了不安全隐患;

（2）各设备的执行系统设有磁性到位开关（17）及中间继电器（11）、（13）对运行的操车设备进行限位和闭锁，使控制指令准确发出，这是实现自动控制操车设备安全运行的闭锁环节。

4、本系统设计科学、布局合理、构思巧妙、采用标准化通用的先进器件，维修简便，运行可靠，造价低，具有推广应用前景。

Claims (4)

1、罐笼装罐操车设备自动控制系统，主要包括电源系统、指令系统和执行系统，其特征在于：

(1)指令系统设有自控回路，人工按钮点控回路、检修解锁回路、指令运行控制方式，以自控为主，人工按钮点控为付相结合，自控回路主要由程序控制器(8)、中间继电器(11)、(13)，组成；人工按钮点控回路主要由按钮(9)、中间继电器(11)、(13)和超时限保护器(12)等组成，检修解锁回路主要由若干个解锁继电器的线圈并联后接在供电回路中，其常开接点并联在中间继电器(11)的接点二端；

(2)每台操车设备上均配备一套执行机构，执行机构主要包括接触器(14)、驱动器(16)、到位开关(17)。驱动器(16)和到位开关(17)分别安装在每台操车设备上，各操车设备的接触器(14)集中按装在接触器柜内，驱动器(16)为执行机构的驱动力，到位开关(17)为执行机构的限位装置，接触器(14)的线圈一端接中间继电器(13)的常开接点，另一端接接触器(14)的控制电源，其主触头一端与电网连接，另一端接驱动器(16)的电源输入端，到位开关(17)的常开接点一端与中间继电器(11)的线圈连接，另一端与控制电源连接。

2、根据权利要求1所述的罐笼操车设备自动控制系统，其特征在于程序控制器（8）主要是由主机PF2J-CPUIE、输入模块PFJ-N084和输出模块PFJ-T081组成。

3、根据权利要求1所述的罐笼操车设备自动控制系统，其特征在于执行机构的驱动器（16）采用直线电机M作正向或反向直线运动。

4、根据权利要求1所述的罐笼操车设备自动控制系统，其特征在于超限时保护器（12）是由若干个时间继电器KT组成，各个时间继电器的线圈的一端分别与中间继电器（13）相应的常开接点连接，另一端接控制电源回路，其延时常闭接点一端分别与手动回路和检修回路的按钮连接，另一端与转换开关（2）的接点连接。

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