CN114920029B - 一种智能防重装控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能防重装控制系统，包括煤仓、给煤机、输送皮带、定量分装卸斗、提升机、升降料斗以及PLC控制系统。上述各结构顺次衔接，PLC控制系统包含有转速调节系统、翻板控制系统、提升电流监测系统、中央数据处理系统和报警系统，中央数据处理系统采用S7‑300PLC以及S7‑1200PLC内部的互锁关系，对传输至系统内部的实时电流数值进行逻辑比较。本发明已完全解决了重装、多装的情况，避免出现故障停车而影响运煤流水线的整体运行时间，提高了整个系统的提升效率,并极大程度上提高了安全性；同时减少了大量的提升易损件的材料消耗，主要针对于首绳、尾绳、悬挂等易损件的消耗，易损件可以按照正常使用年限更换，延长了使用寿命，节省了运行使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采运输机械控制技术领域，具体涉及一种智能防重装控制系统。
背景技术
煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。井工煤矿为地下开采方式，其设置的矿井主要分为主井和副井，主井用于提煤，副井用于提人。主井提升系统有时会出现重装的现象，有时也会因为煤质的问题导致箕斗内有残留，当再次装载时会因为煤量过多提不动，影响大量时间，同时对设备也会产生不可逆转的伤害，装载量过多有时在井底就提不动，有时提至中间位置，由于罐道摩擦力的细微变化导致系统过载，故障停车，此时井底井口都无法处理，影响极大。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有背景技术存在的不足，提供一种智能防重装控制系统，主要应用于主井-卸载-装载等煤流线的提升系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种智能防重装控制系统，包括煤仓、给煤机、输送皮带、定量分装卸斗、提升机、升降料斗以及PLC控制系统。煤仓的下端出口衔接给煤机的入口，给煤机的出口下侧衔接输送皮带，输送皮带通过皮带机带动，且输送皮带的另一端对准定量分装卸斗的入料口；定量分装卸斗的出料口设为两个，呈分叉设置，两个出料口的分叉结合处内部设置翻板；提升机固定安装在煤井的地表段，通过钢丝绳分别连接两个升降料斗，带动两个升降料斗沿竖井提升轨道一升一降运行；上述定量分装卸斗的两个出料口分别对准对应的两个升降料斗；所述PLC控制系统包含有转速调节系统、翻板控制系统、提升电流监测系统、中央数据处理系统以及报警系统，转速调节系统连接控制皮带机，翻板控制系统连接控制定量分装卸斗中翻板的转动，提升电流监测系统实时监测提升机带动两个升降料斗运动时产生的电流，并将对应电流数据传输至中央数据处理系统，中央数据处理系统内设有料斗提煤时和空斗时分别对应的电流预设值，并能够将升降料斗的实时电流数值与预设电流数值进行比对，中央数据处理系统同时电路连接转速调节系统和翻板控制系统。
进一步地，所述升降料斗包括东料斗和西料斗，分别对应定量分装卸斗的东出料口和西出料口；东料斗对应的提升电流数值为L1，西料斗对应的提升电流数值为L2。
进一步地，所述中央数据处理系统采用S7-300 PLC以及S7-1200 PLC内部的互锁关系，对传输至系统内部的实时电流数值进行逻辑比较。
进一步地，所述提升机带动升降料斗载物全速均匀行驶时，对应提升电流监测系统检测到的电流为1000-1100A；当升降料斗中有煤质残留时，残留煤质重量为1吨，电流相对上述全载时减少120-180A，残留煤质重量为2吨，电流减少200-300A，根据倒置抛物线原理，中央数据处理系统中监测电流的预设值为：930A和800A。
进一步地，PLC控制系统中的数据模块DB60.DBD36接收电流数值L1和L2，当DB60.DBD36接收到L1或L2的电流数值为930A≤DB60.DBD36≤1100A、800A≤DB60.DBD36＜930A、DB60.DBD36＜800A时，分别对应升降料斗内煤质残留重量为0T≤MD100≤1T、1T＜MD100≤2T、2T＜MD100，其中MD100代表煤质残留重量。
进一步地，当MD100＞2T时，PLC控制系统中的报警系统控制报警器进行警示，报警器以0.5s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载，对应该监测电流的升降料斗进入智能循环状态，闭锁下一钩的煤质装填，持续提升卸煤，直至DB60.DBD36接收到的电流值大于等于930A；
当1T＜MD100≤2T情况出现时，报警系统控制报警器以1s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载；当0T≤MD100≤1T情况出现时，报警系统控制报警器以2s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载。
进一步地，上述三种情况如果在半小时内连续出现5次，PLC控制系统中转速调节系统运行，控制皮带机的转速降低；输送皮带正常运行装煤的时间为55s，当多次出现0T≤MD100≤1T的情况时，转速调节系统将输送皮带的运行时间赋值为48s，当多次出现1T＜MD100≤2T的情况时，转速调节系统将输送皮带的运行时间赋值为41s，当多次出现MD100＞2T的情况时，转速调节系统将输送皮带的运行时间赋值为27s。
进一步地，PLC控制系统中翻板控制系统控制翻板在东西方向上来回转动，能够分别堵住东出料口和西出料口；定量分装卸斗的入料口内部还设有开合闸门。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明已完全解决了重装、多装的情况，安装使用后没有再出现过故障停车现象而影响运煤流水线的整体运行时间，提高了整个系统的提升效率,并极大程度上提高了维修人员、岗位人员以及整个提升系统的安全性；同时整个系统的逻辑自动化控制功能更为强大，减少了大量的提升易损件的材料消耗，主要针对于首绳、尾绳、悬挂等易损件的消耗，易损件可以按照正常使用年限更换，延长了使用寿命，节省了运行使用成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明运行的流程图；
图中：1、煤仓，2、给煤机，3、输送皮带，4、定量分装卸斗，5、西料斗，6、东料斗，7、翻板，8、西出料口，9、东出料口。
具体实施方式
需要注意的是，在本发明的描述中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“东”、“西”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
如图1所示，一种智能防重装控制系统，包括煤仓1、给煤机2、输送皮带3、定量分装卸斗4、提升机、升降料斗以及PLC控制系统。所述煤仓1的下端出口衔接给煤机2的入口，给煤机2的出口下侧衔接输送皮带3，输送皮带3通过皮带机带动，且输送皮带3的另一端对准定量分装卸斗4的入料口；定量分装卸斗4的出料口设为两个，分别为西出料口8和东出料口9，两个出料口呈分叉设置，在两个出料口的分叉结合处内部设置翻板7；提升机固定安装在煤井的地表段，通过钢丝绳分别连接两个升降料斗，即西料斗5和东料斗6，带动两个升降料斗沿竖井提升轨道一升一降运行；上述定量分装卸斗4的两个出料口分别对准相应的两个升降料斗，同时在定量分装卸斗4的入料口内部设有开合闸门。该智能防重装控制系统主要依靠上述PLC控制系统，所述PLC控制系统安装在煤矿控制车房的中央控制设备上，主要应用于主井-卸载-装载等煤流线的提升系统，包括有转速调节系统、翻板控制系统、提升电流监测系统、中央数据处理系统以及报警系统，转速调节系统连接并控制皮带机的运转，翻板控制系统连接控制定量分装卸斗4中翻板7的转动，提升电流监测系统实时监测提升机带动两个升降料斗运动时产生的电流，并将对应电流数据传输至中央数据处理系统，中央数据处理系统内固定设有升降料斗在满载提煤和空斗情况下分别对应的电流预设值，并能够将升降料斗的实时电流数值与预设电流数值进行比对，中央数据处理系统同时还通过电路连接转速调节系统和翻板控制系统。
上述中央数据处理系统采用S7-300 PLC以及S7-1200 PLC内部的互锁关系，对传输至系统内部的实时电流数值进行逻辑比较。所述提升机带动升降料斗对煤质进行正常运输提升时，每斗每钩可实现8T提升，装载全速均匀行驶时，对应的提升机提升电流约为1000-1100A；由于煤质问题当本钩有残留时，下一钩提升过程中会抵消一部分电流，根据提升时的曲线以及精确的计算，煤质在升降料斗中残留1T时，监测到的电流大约会减少120-180A，残留的煤质重量为2T时，电流大约减少200-300A，根据倒置的抛物线原理，将中央数据处理系统中监测电流的预设值设为：930A和800A。
上述提升电流监测系统对东料斗6和西料斗5的提升电流分别实时进行监测，东料斗6对应的提升电流数值为L1，西料斗5对应的提升电流数值为L2。随后提升电流监测系统会将L1、L2传输至中央数据处理系统，中央数据处理系统对接收到的电流数值L1、L2进行转换，变换为PLC控制系统中数据模块DB60.DBD36所能够识别对应的数据；中央数据处理系统将DB60.DBD36所示电流数值与系统内预设的两个预设电流值进行逻辑比较：全速运行匀速段时，当DB60.DBD36接收到L1或L2的电流数值为930A≤DB60.DBD36≤1100A、800A≤DB60.DBD36＜930A、DB60.DBD36＜800A时，分别对应升降料斗内煤质残留重量为0T≤MD100≤1T、1T＜MD100≤2T、2T＜MD100，其中MD100代表煤质残留重量。
出现上述三种情况时分别对应不同的逻辑控制，且提示状态也会不同。当MD100＞2T时，PLC控制系统中的报警系统控制报警器进行警示，报警器以0.5s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载，对应该监测电流的升降料斗进入智能循环状态，同时闭锁下一钩的煤质装填，持续提升卸煤，直至DB60.DBD36接收到的电流值大于等于930A；当1T＜MD100≤2T情况出现时，报警系统控制报警器以1s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载，可以随时解除全自动；当0T≤MD100≤1T情况出现时，报警系统控制报警器以2s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载。
上述三种情况如果在半小时内连续出现5次，PLC控制系统中转速调节系统运行，控制皮带机的转速降低，程序将输送皮带3装煤时间进行对应的缩短(输送皮带3正常运行装煤的时间为55s)。当多次出现0T≤MD100≤1T的情况时，转速调节系统将输送皮带3的运行时间赋值降为48s，当多次出现1T＜MD100≤2T的情况时，转速调节系统将输送皮带3的运行时间赋值降为41s，当多次出现MD100＞2T的情况时，转速调节系统将输送皮带3的运行时间赋值为27s。
具体使用操作原理如下：
实施例1，
煤仓1内存储的煤质通过给煤机2和输送皮带3的作用运送至定量分装卸斗4内，此时，西料斗5到达指定装煤位置，西料斗5的料斗口正对定量分装卸斗4的西出料口8，翻板控制系统运行，控制翻板7旋至东出料口9的上端，将东出料口9堵住，输送皮带3上运载的煤质(煤质重量正好为一钩的提升重量：8T)通过西出料口8填装到西料斗5内，西料斗5装填完成后，给煤机2、输送皮带3暂停运行，提升机将西料斗5提升；同步运行的是东料斗6下降至指定装煤位置，东料斗6的料斗口正对定量分装卸斗4的东出料口9，翻板控制系统运行控制翻板7旋至西出料口8的上端，将西出料口8堵住，给煤机2和输送皮带3运行，带动煤质通过东出料口9填装至东料斗6内，东料斗6装填完成后，给煤机2、输送皮带3暂停运行，提升机对东料斗6进行提升。上述两个提升过程中，提升电流监测系统实时对东料斗6和西料斗5的提升电流进行监测，全速均匀运行时，监测到的电流L1、L2为1100A。
当上述东料斗6进行提升时，西料斗5已完成卸煤下降，西料斗5卸煤时全部倾卸完成后，相互之间没有电流之间的抵消，东、西料斗往复完成上述装卸运行。
实施例2，
东料斗6和西料斗5的装卸运行过程与实施例1相同，当上述西料斗5卸煤过程中因煤质黏连或倾倒不完全，西料斗5内残留有煤质重量为0.2T，此时监测到的西料斗5的提升电流为1000A，报警系统控制对应西料斗5的报警器以2s的频率进行闪烁，当西料斗5下降到指定装煤位置时，PLC控制系统操控煤仓1继续输送煤质，装填至西料斗5中，使其达到8T提升重量，完成提升卸煤，如此往复。
实施例3，
东料斗6和西料斗5的装卸运行过程与实施例1相同，当上述西料斗5卸煤过程中因煤质黏连或倾倒不完全，西料斗5内残留有煤质重量为1.5T，此时监测到的西料斗5的提升电流为870A，报警系统控制对应西料斗5的报警器以1s的频率进行闪烁，当西料斗5下降到指定装煤位置时，针对西料斗5的装填流程闭锁，不对西料斗5进行装煤操作，东料斗6卸煤完成后下降，西料斗5再次提升进行卸煤，进入智能循环系统，直至监测到的电流数值大于930A，随后解除闭锁，再次对西料斗5进行装煤提升。东料斗6的监测电流与上述西料斗5的控制系统运行一致。
实施例4，
东料斗6和西料斗5的装卸运行过程与实施例1相同，当上述西料斗5卸煤过程中因煤质黏连或倾倒不完全，西料斗5内残留有煤质重量为3T，此时监测到的西料斗5的提升电流为670A，报警系统控制对应西料斗5的报警器以0.5s的频率进行闪烁，当西料斗5下降到指定装煤位置时，针对西料斗5的装填流程闭锁，不对西料斗5进行装煤操作，东料斗6卸煤完成后下降，西料斗5再次提升进行卸煤，进入智能循环系统，直至监测到的电流数值大于930A，随后解除闭锁，再次对西料斗5进行装煤提升。
实施例5，
当上述实施例2到实施例4中所述情况在半小时内连续出现5次的时候，PLC控制系统中的转速调节系统运行，降低皮带机的运转速度，对应升降料斗的装填时间减少，每钩提升的煤质装填重量减少，避免升降料斗内煤质的多装，造成增大提升机的运行负载，杜绝出现提升过程中的故障问题。
当多次出现0T≤MD100≤1T的情况时，转速调节系统将输送皮带3的运行时间赋值降为48s，当多次出现1T＜MD100≤2T的情况时，转速调节系统将输送皮带3的运行时间赋值降为41s，当多次出现MD100＞2T的情况时，转速调节系统将输送皮带3的运行时间赋值为27s。
上述本发明中未提及到的技术特征采用现有技术即可实现。
最后应说明的是，上述实施方式的说明仅用于说明本发明的技术方案，并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种智能防重装控制系统，其特征在于：包括煤仓、给煤机、输送皮带、定量分装卸斗、提升机、升降料斗以及PLC控制系统，煤仓的下端出口衔接给煤机的入口，给煤机的出口下侧衔接输送皮带，输送皮带通过皮带机带动，且输送皮带的另一端对准定量分装卸斗的入料口，定量分装卸斗的出料口设为两个，呈分叉设置，两个出料口的分叉结合处内部设置翻板；提升机固定安装在煤井的地表段，通过钢丝绳分别连接两个升降料斗，带动两个升降料斗沿竖井提升轨道一升一降运行，上述定量分装卸斗的两个出料口分别对准对应的两个升降料斗；所述PLC控制系统包含有转速调节系统、翻板控制系统、提升电流监测系统、中央数据处理系统以及报警系统，转速调节系统连接控制皮带机，翻板控制系统连接控制定量分装卸斗中翻板的转动，提升电流监测系统实时监测提升机带动两个升降料斗运动时产生的电流，并将对应电流数据传输至中央数据处理系统，中央数据处理系统内设有料斗提煤时和空斗时分别对应的电流预设值，并能够将升降料斗的实时电流数值与预设电流数值进行比对，中央数据处理系统同时电路连接转速调节系统和翻板控制系统；
所述升降料斗包括东料斗和西料斗，分别对应定量分装卸斗的东出料口和西出料口；东料斗对应的提升电流数值为L1，西料斗对应的提升电流数值为L2；
所述提升机带动升降料斗载物全速均匀行驶时，对应提升电流监测系统检测到的电流为1000-1100A；当升降料斗中有煤质残留时，残留煤质重量为1吨，电流相对上述全载时减少120-180A，残留煤质重量为2吨，电流减少200-300A，根据倒置抛物线原理，中央数据处理系统中监测电流的预设值为：930A和800A；
PLC控制系统中的数据模块DB60.DBD36接收电流数值L1和L2，当DB60.DBD36接收到L1或L2的电流数值为930A≤DB60.DBD36≤1100A、800A≤DB60.DBD36＜930A、DB60.DBD36＜800A时，分别对应升降料斗内煤质残留重量为0T≤MD100≤1T、1T＜MD100≤2T、2T＜MD100，其中MD100代表煤质残留重量；
当MD100＞2T时，PLC控制系统中的报警系统控制报警器进行警示，报警器以0.5s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载，对应该监测电流的升降料斗进入智能循环状态，闭锁下一钩的煤质装填，持续提升卸煤，直至DB60.DBD36接收到的电流值大于等于930A；
当1T＜MD100≤2T情况出现时，报警系统控制报警器以1s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载；当0T≤MD100≤1T情况出现时，报警系统控制报警器以2s的频率进行闪烁，提醒主井车房和装载；
上述三种情况如果在半小时内连续出现5次，PLC控制系统中转速调节系统运行，控制皮带机的转速降低；输送皮带正常运行装煤的时间为55s，当多次出现0T≤MD100≤1T的情况时，转速调节系统将输送皮带的运行时间赋值为48s，当多次出现1T＜MD100≤2T的情况时，转速调节系统将输送皮带的运行时间赋值为41s，当多次出现MD100＞2T的情况时，转速调节系统将输送皮带的运行时间赋值为27s。
2.根据权利要求1所述的一种智能防重装控制系统，其特征在于：所述中央数据处理系统采用S7-300 PLC以及S7-1200 PLC内部的互锁关系，对传输至系统内部的实时电流数值进行逻辑比较。
3.根据权利要求1所述的一种智能防重装控制系统，其特征在于：PLC控制系统中翻板控制系统控制翻板在东西方向上来回转动，能够分别堵住东出料口和西出料口；定量分装卸斗的入料口内部还设有开合闸门。
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