CN201638065U - 矿用绞车的plc控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了矿用绞车的PLC控制系统，其特征在于：总线依次连接系统控制柜(1)、司机操作台(2)、ET-200m模块(3)、传动装置(4)、S7-300PLC(5)、检测仪表(6)、另外一台司机操作台(2)，S7-300PLC(5)连接一编程器(7)，同时S7-300PLC(5)通过工业以太网与人机界面操作员站HMI(2)连接，本实用新型的有益效果为：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高，减少了各种机械和电气原件的功能失效，避免了操作人员工作中，事故的发生。

Description

矿用绞车的PLC控制系统

技术领域：

本实用新型涉及矿用绞车的控制系统，特别是通过模块化处理的PLC控制系统。

背景技术：

矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠、有效高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。

所以提升机调速控制系统的研究一直是人们共同关注的一个重大课题。电气控制方式在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。随着矿井提升系统自动化，改善提升系统的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。

目前，我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有：对于大型矿井提升机，主要采用晶闸管变流器-直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交一交变频传动控制系统。这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的高自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵，中小矿井难以承受。对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统，即TKD电控系统。这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加减速控制，经常会造成过放或过卷事故。提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，另外转子串电阻调速控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，影响生产效益。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种矿用绞车的PLC控制系统，主要是由主要由CPU模块、通信接口模块、扩展I/O模块和电源模块构成的PLC系统。

本实用新型主要技术特点在于：总线依次连接系统控制柜、司机操作台、ET-200m模块、传动装置、S7-300PLC、检测仪表、另外一台司机操作台，S7-300PLC连接一编程器，同时S7-300PLC通过工业以太网与人机界面操作员站HMI连接。

本实用新型的技术特点还在于：S7-300PLC是模块化的PLC，主要由CPU模块、通信接口模块、扩展I/O模块和电源模块构成。

本实用新型的有益效果：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高，减少了各种机械和电气原件的功能失效，避免了操作人员工作中，事故的发生。

附图说明：

附图为本实用新型的系统结构图

具体实施方式

下面在具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明

如图1所示，本实用新型的主要包括：总线依次连接系统控制柜1、司机操作台2、ET-200m模块3、传动装置4、S7-300PLC5、检测仪表6、另外一台司机操作台2，S7-300PLC5连接一编程器7，同时S7-300PLC5通过工业以太网与人机界面操作员站HMI2连接，S7-300PLC是模块化的PLC，主要由CPU模块、通信接口模块、扩展I/O模块和电源模块构成。

如图1所示，传动系统采用安川交流变频装置，由完成控制提升机主传动的变频器构成；基础自动化系统采用SIEMENS S7-300系列PLC，由完成控制功能的PLC、完成系统监控和操作的人机界面操作员站、司机操作台、现场执行机构和传感器组成；HMI上位机系统选择工业控制级的计算机硬件，应用程序开发、运行环境为SIEMENS公司专门开发的数据采集和监控系统软件WinCC。

矿井提升机交流变频调速系统对提升机行程和速度进行测控的具体工作过程：(1)对安装在滚筒轴端的轴编码器进行计数，经过同步置数校正(包括井口、井底端部向上向下校正和脉冲化处理即乘以脉冲当量)，间接检测计算出提升容器的行程s和速度v。

(2)将检测出的提升机行程s和速度v进行数码转换，送触摸屏显示。触摸屏采用菜单设计，不但显示行程和速度值，而且可以动画模拟显示罐笼在井筒中的位置和速度图。

(3)根据检测，计算出提升机行程s和提升速度v，按照有关的保护设定对提升行程和速度实施行程控制和速度保护。

(4)设有模拟调试程序，人工设定行程点和速度保护值。正常运行时，检测校正点及保护输出的动作是否完全正确；发现故障则停机检修，故障排除后再进行正常运行。

S7-300PLC是模块化的PLC，主要由CPU模块、通信接口模块、扩展I/O模块和电源模块构成。

CPU模块：负责程序的运行等工作。电源不仅向CPU模块供电而且还要满足与CPU模块相连的其它模块的用电需求。

数字量输入模块DI：将外部采集的信号输入到PLC，如保护PLC的DI将电枢变压器温度、高压真空接触器、三项保护、电动机故障等信号采集进来；操作PLC的DI将电动机的运行方式等信号采集进来，以完成监视保护功能。

数字量输出模块DO：将PLC内部运算结果输出，如保护PLC的DO将正常开车、触发调节给定、自动控制、手动控制、综合故障等输出；操作PLC的DO将调节柜故障、乘人越位故障、熔断器熔断、工作闸状态等输出，控制相应的继电器，以完成监视、控制和保护功能。

保护PLC模拟量输入模块：将外部的模拟量，如电动机电流、速度等传入PLC，以完成监视保护功能。

操作PLC模拟量输出模块：将PLC计算好的数字量，如电动机速度等转换成模拟量输出到操作台仪表上或HMI，以完成监视功能

如图2所示，S7-300PLC软件包含PLCSIM仿真软件，用户可在个人计算机上模仿PLC的运行情况。该系统中，PLC程序执行变频器的启动/停止控制和提升机的行程和速度监控任务，变频器通过给定的信号和反馈信号控制电动机的运转，以维持提升机的正常工作，矿井提升机交流变频调速系统对提升机行程和速度进行测控的主程序采用SIEMENS公司为PLC提供的STEP7标准软件包SIMATIC S7设计完成。

Claims (2)

1.矿用绞车的PLC控制系统，其特征在于：总线依次连接系统控制柜(1)、司机操作台(2)、ET-200m模块(3)、传动装置(4)、S7-300PLC(5)、检测仪表(6)、另外一台司机操作台(2)，S7-300PLC(5)连接一编程器(7)，同时S7-300PLC(5)通过工业以太网与人机界面操作员站HMI(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种矿用绞车的PLC控制系统，其特征在于：S7-300PLC是模块化的PLC，主要由CPU模块、通信接口模块、扩展I/O模块和电源模块构成。

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