PLC在带式输送机自动控制及软启动上的应用

添加人：admin 发布时间：2015/10/16 15:49:31 来源：中国破碎机网

　　PLC控制系统硬件结构图核心的电控系统是专门为煤矿井下设计的可编程监测控制系统。用于煤矿井下带式输送机及其它设备的电气控制、监测和综合保护。系统设计灵活，显示信息丰富，保护功能齐全，输入输出点数可扩展，语音通讯，可自诊断并具有快开门结构。现在该系统广泛应用于煤矿井下运输设备，如：主井上运大皮带、下运大皮带、集中运输皮带、顺槽皮带、掘进皮带、转载皮带等井下连续运输设备。
　　根据控制功能、输入输出点数的要求，选择三菱MELSEC-Q系列PLC为控制核心。该系列PLC采用模块化结构，包括1个Q00JCPU模块、2个QX40型DC输入模兖矿集团大陆机械有限公司设计处从事电气设计工作。
　　PLC在带式输送机自动控制及软后动上的应用白解冬慧（兖矿集团大陆机械有限公司，山东兖州式输送机自动控制及软启动等控制问题时所起到的重要作用，分析了在煤矿井下特殊环境条件下电控系统所要求达到的控制目的，对今后该类型带式输送机的安全使用具有良好的推广价值。
　　随着采掘技术的发展，煤矿井下带式输送机的使用范围大大增加，不但运输量大，而且运输距离长，其安全性、稳定性、经济性也十分重要，要求选用的控制系统应功能强大、运行稳定、灵敏、可靠。
　　PLC可编程控制器以其结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易编程、维护方便等特点，保证了整个系统的稳定运行。
　　1系统控制要求及硬件设计微山崔庄煤矿有限责任公司拟采用PLC控制带式输送机。该皮带机系统运输能力为650t/h带速为3.15m/s运距为1156.5n倾角13°~17°。该皮带机配备三台1140V、250kW的电动机，机头集中驱动，双滚筒三电机，采用YOTCS560调速型液力偶合器起动方式。PLC控制系统应实现以下功能：①通过控制调速型液力偶合器实现皮带机软启动；②实现三台电机功率平衡；③可实时显示各种运行状态参数；④实现故障自诊断，声光报警；③实现手动-自动任意切换。
　　控制系统硬件结构图如所示。
　　由于煤矿井下环境的特殊性，选用微山崔庄煤矿有限责任公司自主开发研制的BXW-120/115矿用隔爆兼本质安全型微机控制箱（以下简称微机箱）为主控装置，结合外围开关设备、信号及保护传感器的检测，组成控制系统，对皮带机的输煤过程进行严密的监视和控制。以微机箱为块、2个QY40P型输出模块以及一个Q68AD1模拟量扩展模块。其中Q00JCPU是电源、基板、CPU―体化的模块，QY40P型输出模块为16点漏型晶体管输出模块，其输出点通过控制中间继电器来控制各设备的起停。
　　本系统同时采用触摸屏和PC机作为人机对话界面。触摸屏选用日本三菱公司的F940GOT彩色图示操作终端，可以一边观看画面中对可编程控制器的各软元件的监视以及数据的变化，一边进行显示。PLC与触摸屏之间采用RS-232C通讯接口，缺省数据传输速率为19.2kbpsPLC与上位PC机之间同样采用RS-232C通讯接口。
　　由于PLC为非安产品，而偶合器限位开关及油压表、油温表为本安产品，需要配备转换与隔离电路：16路本安开关量信号（无电位接点）转换成非安无电位接点输出，再进入PLC输入端。如果不配置本安隔爆转换隔离电路，而将本安信号直接接入PLC输入端，就等于将非安信号串入本安回路，这样不符合煤矿安全规程的规定。通过配置隔离转换板，完成信号隔离、转换与放大，使PLC控制距离大大延长，扩大了PLC输出时的容量。用PLC通过隔离电路直接带动所控制的设备，减少了设备中间环节，提高了可靠性。另外，配置了转换器、隔离板后，当外围设备出现故障，造成短路或串入高压时，不会直接损坏PLC保证了主机安全，提高了整个系统的可靠性和使用寿命。
　　2软件设计系统软件设计分为顺控程序设计和触摸屏人机界面设计。
　　2.1顺控程序设计MELSEC-Q系列PLC顺控程序采用GXDeveloper软件编制而成。GXDeveOper可以用电路（梯形图）列表进行顺控编程、顺控程序的运行状态监视、强制性数据变更和输入输出信号的ON/OFF等。PLC起动后即执行该程序，首先执行内部初始化，然后对各设备及电机电流信号等进行检测。整个顺控程序包括正常起车、正常运行、正常停车、紧急停车、故障保护、功率平衡六大部分。在执行过程中可随时响应人机界面的访问。控制模块流程图如所示。
　　PLC还可实现三台电机的功率平衡，途径如下：从三台电机磁力启动器中的电流互感器的输出端引出4~20mA电流信号，送入PLC的Q68ADI模拟量扩展模块，经模-数转换后，将4~20nA电流信号转换成数字信号。由于两台主电机是在同一个滚筒上，先比较这两台电机的功率是否平衡。当两台电机电流信号相差较大，如超过规定范围时，PLC进行调整，此时胶带运行速度如在正常范围，说明电机电流小的那台电机做功小，PLC启动此液力偶合器的伺服电机（点动）加载后，再对比两台电机的电流值，直到两台电机电流差在合理范围时停止；当两台电机电流差值超出正常范围，胶带运行速度超出正常速度，说明电机电流大的那台电机做功大，PLC启动此液力偶合器的伺服控制模块流程图电机（点动）减载后，再对比电机电流值，直到两台电机电流差在合理范围时停止。当在同一个滚筒上的两台电机功率平衡后，启动两台液力偶合器的伺服电机同时转动，然后再以其中的一台为基准，与第三台电机比较，方法同上，最终达到三台电机功率平衡。
　　2.2触摸屏人机界面设计操作显示画面利用三菱公司提供的基于Wkd（ws98的人机界面设计软件FX-PCS-DU-WN-C进行画面编制，以图形、动画和汉字的形式显示设备的启停和各种保护传感器的动作情况，并用不同的颜色区分。当发生故障时，自动跳转故障报警画面。待故障排除后，按正常停车按钮复位一次，转入状态画面。按压显示翻页按钮，可查看各个画面。
　　为了显示友好的人机界面，编制开机画面、状态画面、数据采样图表及故障报警记录等状态信息，为用户提供优良的操作环境，并能显示和修改工作程序。
　　3结语采用PLC控制煤矿井下带式运输机，实现自动控制保护，大大提高了系统的安全性和可靠性，经过一年多的使用取得了良好的效果，保证了原煤的运输，减小了维护工作量。采用PLC控制调速型液力偶合器实现带式输送机的软启动，减小了输送机在启动与停止时对强力胶带、电动机、液力偶合器、减速箱、驱动滚筒的冲击力，可以延长其使用寿命，减轻启动时对井下电网的冲击，提高了供电的可靠性和安全性。