CN213959982U - 一种基于plc的提升机冗余供电自动切换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统，市电输入端经进线保护断路器一路经DTC控制变频器、第一输出刀闸开关和电抗器连接负载电机；另一路经交流接触器、热过载继电器和第二输出刀闸开关为负载电机冗余供电；在第一输出刀闸开关和第二输出刀闸开关之间设置连锁开关；在市电输入端引出两相电源与PLC模块的电源端相连；PLC模块与通讯模块、第一直流控制继电器和第二直流控制继电器相连；通讯模块、第一直流控制继电器与DTC控制变频器相连；第二直流控制继电器与交流接触器相连；PLC模块还通过第三直流控制继电器与连锁开关相连。本实用新型基于可编程控制器PLC实现提升机冗余供电自动切换，保障设备安全、节能运行，实现关键设备连续运行。

Description

一种基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统

技术领域

本实用新型涉及水泥行业提升机设备领域，具体地说是一种基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统。

背景技术

入窑入库提升机均是水泥厂物料输送的关键设备，一旦停运将会对水泥厂产生直接经济损失，该设备的连续正常运行对水泥生产效率具有重要的影响。目前，水泥厂入窑入库提升机较多使用软启动器进行电机的直接控制。但软启动器实质上是控制可控硅(或其它电力电子元件)的导通角来控制输出电压，其输出电压由0V慢慢上升到额定电压，简单说属于一种降压不降频的启动方式，不利于节能；同时，软启动器往往无法直接检测负载力矩，对于复杂的输送工况，不能有效保护传动系统的良好运行。也有一些工厂通过购买较为先进的软启动器来达到保护传动的目的，但这一定程度上增加了硬件成本，同时，一旦软启动器或内部元件出现故障后，往往需要等待修理，越昂贵的软启动器其产品供应时间越长，如果不能及时供应，设备停机时间较长，严重影响生产效率。提升机是将前级给料设备的来料及时输送至下级设备，一旦设备停机后，前级设备来不及停机后，会导致提升机尾部积料，导致再次启动时无法直接启动，而是首先需要将提升机尾部积料清理干净，既增加了人力成本，也产生了很大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种低成本、可靠性高、既能保护传动设备，也能在变频器故障的情况下保证设备连续运行的一种基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统，以提高生产效率。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统的特点是：

所述冗余供电自动切换系统包括市电输入端、进线保护断路器、DTC控制变频器、交流接触器、热过载继电器、第一输出刀闸开关、第二输出刀闸开关、连锁机构、交流电抗器、灭弧罩、通讯模块、第一控直流控制继电器、第二直流控制继电器、第三直流控制继电器、隔离变压器和PLC模块；

所述市电输入端连接至进线保护断路器，进线保护断路器连接至DTC控制变频器，所述变频器经第一输出刀闸开关连接电抗器，电抗器连接负载电机；

所述进线断路器的输出端还连接至交流接触器，交流接触器的输出端连接至热过载继电器，所述热过载继电器经第二输出刀闸开关作为负载电机的冗余供电回路；

所述第一输出刀闸开关通过连锁机构和第二输出刀闸开关连接，实现由电气控制的机械连锁；

在所述市电输入端引出两相电源经过隔离变压器与PLC模块的电源端相连；所述PLC模块与通讯模块、第一直流控制继电器和第二直流控制继电器相连；所述通讯模块、第一直流控制继电器与DTC控制变频器相连；所述第二直流控制继电器与交流接触器相连；

所述PLC模块与第三直流控制继电器相连，第三直流控制继电器与连锁开关相连。

本实用新型基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统的特点也在于：所述冗余供电自动切换系统还包括HMI人机界面，所述HMI人机界面与PLC模块相连，在所述HMI人机界面中设置有切换按钮和启动按钮。

本实用新型基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统的特点也在于：所述第一输出刀闸开关、第二输出刀闸开关和连锁机构设置在灭弧罩的内部。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型采用具有DTC控制的变频器作为负载的正常供电回路，能直接监测负载的转矩并根据转矩进行频率调节；同时，能在启动前基于转矩建立电机模型，能精准地保护传动设备；

2、本实用新型通过增加备用的工频回路，可实现在变频器故障跳停的情况下自动切换至工频运行，不会产生尾部积料启动困难等情况，也能保证关键岗位的提升机连续不停机运行；

3、本实用新型结构简单、性价比高，在提升性能的同时，还能起到节能降耗作用。

附图说明

图1为本实用新型实施中的电路图；

图中标号：1市电输入端，2进线保护断路器，3为DTC控制变频器，4第一输出刀闸开关，5交流接触器，6热过载继电器，7第二输出刀闸开关，8交流电抗器，9负载电机，10灭弧罩，11连锁机构，12隔离变压器，13通讯模块，14第一直流控制继电器，15第二直流控制继电器，16第三直流控制继电器，17为PLC模块，18为HMI人机界面。

具体实施方式

本实施例中基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统如图1所示：其包括市电输入端1、进线保护断路器2、DTC控制变频器3、交流接触器5、热过载继电器6、第一输出刀闸开关4、第二输出刀闸开关7、连锁机构11、交流电抗器8、灭弧罩10、通讯模块13、第一控直流控制继电器14、第二直流控制继电器15、第三直流控制继电器16、隔离变压器12和PLC模块17。

图1中示出：市电输入端1连接至进线保护断路器2，进线保护断路器2为三极低压塑壳型断路器，广泛用于各种工业设备保护、工业控制盘保护、电动机保护，其通过电力线缆连接至DTC控制变频器3，DTC控制变频器3为具有矢量控制功能的变频设备，其作用是基于对电机模型的建立以实现电机的精准调速和转矩控制，DTC控制变频器3经电力线缆连接至第一输出刀闸开关4的输入端，第一输出刀闸开关4为三相自动刀闸，其作用是可通过继电器控制实现回路的自动投切，第一输出刀闸开关4通过电力线缆连接交流电抗器8，交流电抗器8为三相输出滤波电抗器，其作用是补偿长导线的电容充电电流，限制导线电容所导致施加在电机绕组上的电压上升率，改变变频器输出波形，降噪和提高效率，交流电抗器8通过电力线缆连接负载电机9；进线断路器2的输出端还连接至交流接触器5，交流接触器5用于工频电源的输入控制，交流接触器5的输出端连接至热过载继电器6，热过载继电器6用于工频运行情况下的过载保护，热过载继电器6经电力线缆连接至第二输出刀闸开关7，第二输出刀闸开关7是和第一输出刀闸开关4具有相同功能的电气设备，其作用是用于工频回路的电源投切，即作为负载电机9的冗余供电回路；第一输出刀闸开关4通过连锁机构11和第二输出刀闸开关7连接，连锁机构11为具有自动投切功能的连锁切换开关设备，其作用是在对变频和工频切换过程中实现硬连锁，防止环路供电，损坏设备，从而实现由电气控制的机械连锁和双路电源的自动切换；在市电输入端1引出两相电源经过隔离变压器12与PLC模块17的电源端相连；PLC模块17与通讯模块13、第一直流控制继电器14和第二直流控制继电器15相连；通讯模块13、第一直流控制继电器14与DTC控制变频器3相连；第二直流控制继电器15与交流接触器5相连；PLC模块17与第三直流控制继电器16相连，第三直流控制继电器16与连锁开关11相连。

具体实施中，冗余供电自动切换系统还包括HMI人机界面18，HMI人机界面18为触控屏操作界面，其作用是用于该套系统的手动控制和自动状态下的运行监视，HMI人机界面18与PLC模块17相连，在HMI人机界面18中设置有切换按钮和启动按钮；第一输出刀闸开关4、第二输出刀闸开关7和连锁机构11设置在灭弧罩10的内部。

系统运行时，PLC模块17通过进线保护断路器2、DTC控制变频器3、第一输出刀闸开关4、交流电抗器8将市电引入提升机传动系统，PLC模块17还通过通讯模块13调节DTC控制变频器3实现变频供电，当DTC控制变频器3出现失压、故障等异常工况时，DTC控制变频器3通过通讯模块13将状态信息传递至PLC模块17，PLC模块17检测到信息后，控制第三直流控制继电器16操作连锁机构11先后切断第一输出刀闸开关4，闭合第二输出刀闸开关7，实现回路的投切，PLC模块17控制第二直流控制继电器15驱动交流接触器5实现备用回路的供电，满足设备正常运行；当PLC模块17检测到DTC控制变频器3故障恢复后，再将控制第三直流控制继电器16操作连锁机构11先后切断第二输出刀闸开关7，闭合第一输出刀闸开关4，实现回路的投切,切换至变频器供电回路，并通过通讯模块13调节变频器实现变频运行。

Claims (3)

1.一种基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统，其特征是：

所述冗余供电自动切换系统包括市电输入端(1)、进线保护断路器(2)、DTC控制变频器(3)、交流接触器(5)、热过载继电器(6)、第一输出刀闸开关(4)、第二输出刀闸开关(7)、连锁机构(11)、交流电抗器(8)、灭弧罩(10)、通讯模块(13)、第一控直流控制继电器(14)、第二直流控制继电器(15)、第三直流控制继电器(16)、隔离变压器(12)和PLC模块(17)；

所述市电输入端(1)连接至进线保护断路器(2)，进线保护断路器(2)连接至DTC控制变频器(3)，所述变频器(3)经第一输出刀闸开关(4)连接电抗器(8)，电抗器(8)连接负载电机(9)；

所述进线保护断路器(2)的输出端还连接至交流接触器(5)，交流接触器(5)的输出端连接至热过载继电器(6)，所述热过载继电器(6)经第二输出刀闸开关(7)作为负载电机(9)的冗余供电回路；

所述第一输出刀闸开关(4)通过连锁机构(11)和第二输出刀闸开关(7)连接，实现由电气控制的机械连锁；

在所述市电输入端(1)引出两相电源经过隔离变压器(12)与PLC模块(17)的电源端相连；所述PLC模块(17)与通讯模块(13)、第一直流控制继电器(14)和第二直流控制继电器(15)相连；所述通讯模块(13)、第一直流控制继电器(14)与DTC控制变频器(3)相连；所述第二直流控制继电器(15)与交流接触器(5)相连；

所述PLC模块(17)与第三直流控制继电器(16)相连，第三直流控制继电器(16)与连锁机构(11)相连。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统，其特征是：所述冗余供电自动切换系统还包括HMI人机界面(18)，所述HMI人机界面(18)与PLC模块(17)相连，在所述HMI人机界面(18)中设置有切换按钮和启动按钮。

3.根据权利要求1所述的基于PLC的提升机冗余供电自动切换系统，其特征是：所述第一输出刀闸开关(4)、第二输出刀闸开关(7)和连锁机构(11)设置在灭弧罩(10)的内部。

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