CN204138110U - 一种新型节能煤矿矿井提升系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型节能煤矿矿井提升系统，包括提升机和井架，井架上部安装天轮，井架底部安装井口煤仓，提升机通过皮带与天轮相连，天轮还通过钢丝绳上下挂接多个箕斗，井口煤仓斜上方安装有卸载曲轨；矿井内的设置有翻车机，翻车机斜下方设置有井底煤仓，井底煤仓出口设置有给煤机，给煤机末端连接装载设备，装载设备出口正对着箕斗，其特征在于：提升机和主PLC连接，主PLC与OPC服务器连接，OPC服务器通过因特网与诊断服务器连接；提升机还通过数字恒减速制动控制器控制。本实用新型采用基于OPC服务器的远程监测技术和基于PLC的全数字式恒减速制动控制器，提高了系统的稳定性、节能性、可靠性、维护性和智能化水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿自动化设备技术领域，尤其是涉及一种新型节能煤矿矿井提升系统。
背景技术
煤矿矿井提升系统是矿井生产系统中的重要组成部分，是联系地面和井下的咽喉要道。矿井提升系统担负着提升全矿的煤、材料、设备及人员的重要工作，在矿井生产中占有特别重要的地位。其转运的安全性、可靠性、经济性不仅影响整个矿山的生产，而且还涉及人员的生命安全。所以，提升系统的设计要科学、合理，确保提升设备高效、安全、可靠地运行。而煤矿矿井提升系统的提升机是煤矿生产的关键设备之一，被称为“矿井的咽喉”，对其的控制、监测和维护关系到整个提升系统性能的优劣，也对煤矿企业生产的效率、经济与安全起直接作用。
一方面，对提升机的控制应用最广泛的是液压制动技术，它涉及到机、电、液等多方面技术。理论和实践表明，恒减速制动是最适合矿井提升机的液压制动系统。目前，拥有恒减速制动控制技术的SIEMENS、ABB 公司基本处于国际领先水平，其中SIEMENS 公司的最佳安全制动技术是真正意义上的恒减速。恒减速制动控制最显著优点是高性能、高稳定、高可靠和智能化，但国内恒减速制动的使用还不足提升机总量的5%，且与国外同类产品相比稳定性可靠性差，智能化水平低。国外设备虽好，但系统复杂、价格昂贵且备件困难。
另一方面，提升机监测，是指在提升机运行过程中或停机过程中，对提升机的运行工艺参数，工况参数，运行参数进行监测，并根据这些参数，估计出提升设备的运行状态，对提升设备的早期故障给出预测。按照监测的实时性、记录的连续性，可以把对提升设备的监测分为离线监测和在线监测。鉴于矿井提升机在煤矿中的重要作用，以及传统离线监测方法的固有缺陷，客观上要求对提升机进行在线连续监测。但是，国内目前在提升机监测技术上方案不够系统，应用不够广泛，也严重制约着矿井提升系统的整体性能。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型节能煤矿矿井提升系统，其采用基于PLC 的PWM 控制技术的新型全数字式恒减速制动控制器，提高了制动器的性能、稳定性、节能性、可靠性和智能化，提升系统运行平稳可靠，制动平滑，各项性能指标均符合设计要求，提高了制动系统的制动平稳性和安全性，对提高矿山关键设备的安全可靠性、矿井的安全生产水平及生产效率都具有重要意义；另一方面，本系统把网络技术与设备监测技术进行有机结合，高效地解决了现场设备与远程应用设备之间的实时通信问题，为进一步实现提升机故障诊断提供了安全可靠的实时数据，提升了系统的维护性。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型节能煤矿矿井提升系统，包括设置在地面上的提升机和井架，井架上部安装天轮，井架底部安装井口煤仓，提升机通过皮带与天轮相连，天轮还通过钢丝绳上下挂接多个箕斗，井口煤仓斜上方安装有卸载曲轨；地面下的矿井内的水平通道内设置有翻车机，翻车机斜下方设置有井底煤仓，井底煤仓出口设置有给煤机，给煤机末端连接装载设备，装载设备出口正对着箕斗，其特征在于：所述提升机与主PLC连接，所述主PLC与OPC服务器连接，所述OPC服务器通过因特网与诊断服务器连接；所述提升机包括滚筒和和与其信号输入端连接的盘式制动器，所述盘式制动器的信号输入端依次通过电液比例阀、开关式放大电路与所述主PLC的PWM信号输出端相连，所述滚筒的信号输出端通过轴编码器、模拟量输入输出采用扩展模块与主PLC输入端相连；所述主PLC还与触摸屏连接。
上述的一种新型节能煤矿矿井提升系统，其特征在于：所述主PLC采用西门子PLC控制器S7-200CPU226。
上述的一种新型节能煤矿矿井提升系统，其特征在于：所述触摸屏型号为TD200。
上述的一种新型节能煤矿矿井提升系统，其特征在于：所述模拟量输入输出采用扩展模块为EM235。
与现有技术相比，本实用新型有一下优点：
1、本实用新型采用基于PLC 的PWM 控制技术的新型全数字式恒减速制动控制器，提高了制动器的性能、稳定性、节能性、可靠性和智能化，提升系统运行平稳可靠，制动平滑，各项性能指标均符合设计要求，提高了制动系统的制动平稳性和安全性，对提高矿山关键设备的安全可靠性、矿井的安全生产水平及生产效率都具有重要意义；
2、把网络技术与设备监测技术进行有机结合，高效地解决了现场设备与远程应用设备之间的实时通信问题，为进一步实现提升机故障诊断提供了安全可靠的实时数据，提升了系统的维护性。
附图说明
图1本实用新型的煤矿矿井提升系统远程监测示意图；
图2本实用新型的煤矿矿井提升系统现场结构示意图；
图3本实用新型的提升机数字恒减速制动控制器硬件原理图；
图4为图3中的开关式放大电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的具体实施方式：
如图1、2所示，一种新型节能煤矿矿井提升系统，包括设置在地面上的提升机1和井架3，井架3上部安装天轮2，井架3底部安装井口煤仓6，提升机1通过皮带与天轮2相连，天轮2还通过钢丝绳7上下挂接多个箕斗4，井口煤仓6斜上方安装有卸载曲轨5；地面下的矿井内的水平通道内设置有翻车机8，翻车机8斜下方设置有井底煤仓9，井底煤仓9出口设置有给煤机10，给煤机10末端连接装载设备11，装载设备11出口正对着箕斗4，其特征在于：所述提升机1与主PLC连接并通过主PLC控制运转，所述主PLC与OPC服务器连接，所述OPC服务器通过因特网与诊断服务器连接。
其中，由于 OPC Server 的统一、开放和易于实现的特性，在提升机监测系统的设计中，通信接口全部采用标准的OPC 接口。图1 中的OPC Server 提供标准OPC 接口的DCOM 组件软件，由于COM/DCOM 提供了进程透明性和位置透明性，OPC Server 可以运行在不同的机器上，配置非常灵活，不需要专门为 OPC Server 设置具体硬件设备。与以往的远程数据通信系统结构相比，该方案具有两个优点：（1）基于开放的OPC 技术，软硬件系统都易于扩展，易于维护；（2）节省了网络的数据流量，提高了网络的性能。
如图3所示，所述提升机1包括滚筒和和与其信号输入端连接的盘式制动器，所述盘式制动器的信号输入端依次通过电液比例阀、开关式放大电路与所述主PLC的PWM信号输出端相连；所述滚筒的信号输出端通过轴编码器、模拟量输入输出采用扩展模块与主PLC输入端相连；所述主PLC还与触摸屏连接。其中，所述主PLC采用西门子PLC控制器S7-200CPU226，所述触摸屏型号为TD200，所述模拟量输入输出采用扩展模块为EM235。
控制器PWM 控制的关键如何产生高速响应和可靠的PWM 信号，西门子PLC S7-200CPU226 可实现此设计要求，其PWM 输出可提供一个类似于模拟量输出的数字量输出。控制器中放大电路采用开关式放大电路，如图4所示。制动器的调节器就是提升机原有的电液比例阀，执行器是盘式制动器，而滚筒的转速通过轴编码器采集，模拟量输入输出采用扩展模块EM235（A/D 及D/A）作为现场的检测单元进行信号分析处理，TD200 触摸屏作为人机交互界面。
系统工作原理是：煤炭通过翻车机8运到井底，卸入井底煤仓9内，通过给煤机10、装载设备11装入位于井底的箕斗4;同时位于井口的另一个箕斗4通过卸载曲轨5使其卸载闸门打开，将煤炭卸入井口煤仓6中，上下两个箕斗分别与两根钢丝绳7连接，两根钢丝绳7绕过井架3上的天轮2后，以相反的方向缠于提升机的提升机1卷筒上，当提升机1运转时，钢丝绳7一上一下往返提升箕斗4和下放箕斗4，完成提升煤炭的任务。
同时，系统监测设备通过主PLC现场采集提升机1的主要运行参数，通过网络传输到远端服务器上，在服务器上对这些运行数据进行再处理，提取反映提升设备运行状况的特征参数，从而判断提升设备的运行状态是否良好。在数据采集方面，该系统的硬件结构与一般监测系统本质上一致。
在提升机1的控制方面，数字恒减速制动控制器原理如下：控制器制动方式为手动制动和自动制动两种。其中手动制动是通过TD200 触摸屏直接输入数字式指令，指令信号送到CPU 226，由CPU 处理后输出预设值的控制信号，预设值控制信号以PWM 信号的形式输出，是由CPU 226 的高速输出点（Q0.0 或Q0.1）脉冲输出指令（PLS）得到，此PWM 信号尚不能直接驱动比例阀，须经功率放大电路驱动，放大电路采用由达林顿管组成的开关式放大电路（如图4 所示），此PWM 信号经放大电路后驱动比例阀，比例阀调节油压进而控制盘式制动器，制动器施加制动力矩于滚筒，滚筒的转速由轴编码器采集，并反馈给A/D 转换器EM235，由其进行模数转换后反馈给CPU，CPU 经数字PID 运算后再次利用Q0.0 或Q0.1 输出PWM 调整控制信号，如此循环进行，保证提升机减速度值（V/T）在误差范围内接近预设值，使其恒减速运行；自动制动是当轴编码器采集到的滚筒速度值或加速度值出现异常时，CPU 根据反馈的速度信息，控制比例阀进行调压，在安全度范围内进行紧急制动。上述过程中的PWM 控制信号中包含了同频率的脉动量，因此无需另加颤振信号。
本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种新型节能煤矿矿井提升系统，包括设置在地面上的提升机（1）和井架（3），井架（3）上部安装天轮（2），井架（3）底部安装井口煤仓（6），提升机（1）通过皮带与天轮（2）相连，天轮（2）还通过钢丝绳（7）上下挂接多个箕斗（4），井口煤仓（6）斜上方安装有卸载曲轨（5）；地面下的矿井内的水平通道内设置有翻车机（8），翻车机（8）斜下方设置有井底煤仓（9），井底煤仓（9）出口设置有给煤机（10），给煤机（10）末端连接装载设备（11），装载设备（11）出口正对着箕斗（4），其特征在于：所述提升机（1）与主PLC连接，所述主PLC与OPC服务器连接，所述OPC服务器通过因特网与诊断服务器连接；所述提升机（1）包括滚筒和和与其信号输入端连接的盘式制动器，所述盘式制动器的信号输入端依次通过电液比例阀、开关式放大电路与所述主PLC的PWM信号输出端相连，所述滚筒的信号输出端通过轴编码器、模拟量输入输出采用扩展模块与主PLC输入端相连；所述主PLC还与触摸屏连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型节能煤矿矿井提升系统，其特征在于：所述主PLC采用西门子PLC控制器S7-200CPU226。
3.根据权利要求1所述的一种新型节能煤矿矿井提升系统，其特征在于：所述触摸屏型号为TD200。
4.根据权利要求1所述的一种新型节能煤矿矿井提升系统，其特征在于：所述模拟量输入输出采用扩展模块为EM235。
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| CN110271846A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-24 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 一种提升式输煤转运站 |
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2014
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