煤矿带式输送机电控系统的PLC程序分析(1)

1、参考文献:1 孙建中. 选煤厂集中控制技术的应用与发展EB/O L.(2008-08-06. w w w. g ongko ng. com/w ebpag e/200808/2008080611192800001. htm.2 王光豪, 齐红亮, 王国琰. 现场控制总线在选煤厂中的应用EB/O L . (2008-09-10. http:/lunw en. cnetnew s. com. cn/files/index hylwk_new.php. 3 邬宽明. 现场总线技术应用选编(2 M .北京:北京航空航天大学出版社, 2004.第11期 2009年11月工矿自动化Industr y an

2、d M ine A utomationNo. 11 Nov. 2009文章编号:1671-251X(2009 11-0100-03煤矿带式输送机电控系统的PLC 程序分析胡宇松(平顶山煤业集团东联机械制造有限责任公司, 河南平顶山 467021摘要:电控系统的稳定、可靠运行是煤矿带式输送机高效运行的重要保证, 而PLC 程序性能的稳定是电控系统可靠工作的先决条件。文章以某矿带式输送机电控系统为例, 详细介绍了煤矿带式输送机PLC 控制程序的编制, 总结了程序编制中应注意的关键问题。具体应用验证了该程序的可靠性。关键词:煤矿; 带式输送机; 电控系统; PLC 程序; 分析 中图分类号:TD63

3、4 文献标识码:B 0 引言带式输送机在煤矿运输系统中占有重要的地位, 具有连续、高效、安全的特性, 同时可节约大量的人力资源, 是煤矿运输系统的首选设备, 因此, 其对电控系统的安全性、可靠性要求较高。PLC 以其可靠、控制精度高、适应范围广而在煤矿带式输送机电控系统中大量应用, 但其控制程序的优劣却成为影响带式输送机安全运行的重要因素。为此, 笔者以为平煤某矿编写的带式输送机电控系统PLC 程序为例, 分析了PLC 程序编制过程中应注意的关键问题。该程序很好地完成了对整部带式输送机的控制, 具有安全策略清晰、控制精度高、故障保护齐全、及时等特点。1 工程基础条件和电控系统要求平煤某矿的带式

4、输送机为井下运输原煤使用, 使用环境恶劣且为连续工作制, 基本参数如下:物料松散比为1. 0t/m 3, 设计运输长度为1100m, 输送能力为800t/h, 输送带为ST2000, 胶带宽度为收稿日期:2009-07-23作者简介:胡宇松(1978- , 男, 助理工程师, 2000年毕业于华北矿业高等专科学校, 现主要从事矿用电气产品的研发工作。E mail:h uyusongtom. com1000mm , 胶带机速度为2. 5m/s, 倾角为8 , 电压等级为AC 660V, 计算功率为3 220kW, 功率配比为2! 1, 根据煤矿安全规程#要求需配备液力推杆制动器和逆止器及各种胶带

5、机保护, 张紧方式为液压自动张紧。其驱动单元布置如图1所示。1-电动机; 2-液力推杆制动器; 3-减速机; 4-一级驱动液筒;5-二级驱动液筒; 6-改向液筒; 7-胶带; 8-逆止器图1 胶带输送机驱动单元布置示意图根据控制对象的特性, 要求胶带输送机电控系统具有如下特点:(1 具备较小的启动加速度; (2 具备较大的启动力矩; (3 齐全的保护功能; (4 需要与前后级设备联锁; (5 具备集中控制、就地控制、检修、手动控制等各种控制方式的选择; (6 具备故障记忆功能; (7 友好的人机界面。为此, 选用PLC 进行控制, 软启动方式选用矿用隔爆型变频调速装置, 其具有启动电流小、转矩

6、大、启动时间可调、人工维护量小、可靠性高等特点。胶带输送机电控系统主回路如图2所示。 图2 胶带输送机电控系统主回路图2 控制流程分析及PLC 配置由于带式输送机长度较长, 在输送机启动之前, 需要进行启车前的信号预警, 以避免出现人身事故, 同时还要考虑3个安全策略:(1 液力推杆制动器与电动机启动之间的关系; (2 启动后的设备运行状态, 即信号的反馈; (3 胶带机机身沿线故障的紧急停机。因此, 笔者设计的程序控制流程如图3 所示。图3 胶带输送机程序控制流程图PLC 选用三菱公司生产的Q 系列, CPU 为Q01, 配置3块开关量输入模块Q40X 、2块开关量输出模块Q40Y 、1块模

7、拟量输入模块Q68ADI 。3 程序分析在实际编程过程中应注意以下几点:(1 初始化:在PLC 上电完成自检时, 需要初始化程序使用到的内存空间, 所用指令如图4所示。SM 402在RUN 之后只打开1个扫描周期, 在扫描执行类型程序的EN D 处理中变为OFF 。图4 初始化内存示意图(2 故障设置:根据故障类型的不同, 将故障分为类故障和%类故障, 当胶带机发生类故障时需要立即停机, 以免事故的扩大, 这些故障为急停故障、松闸返回信号中断、变频器返回信号中断等; 当发生%类故障时, 需要通过延时来消除客观原因造成的误动作信号, 比如堆煤、跑偏、纵向撕裂故障、烟雾和温度故障等。对类和%类故障

8、, 其故障的程序设置是相同的, 不同的只是对故障的处理方式, 因此, 所有的类和%类故障分别设置故障汇总B2和故障汇总B1。以堆煤保护为例, X48为堆煤传感器输入口, 设置T58的目的是为了避免在正常运行过程中, 大的煤块偶尔碰触到传感器所引起的传感器误动作, 从而影响到生产的正常运行。如果堆煤信号一直有效, 在经过1s 延时后, 则置位B57, 即对故障现象进行记忆, 同时堆煤故障信号通过SM 412的控制进行闪烁报警。在故障现象处理完成后, 需要通过复位信号来清除该故障记忆。其它故障信号的程序编制与此相同。堆煤故障的程序设置如图5 所示。图5 堆煤故障的程序设置示意图(3 工作方式选择:

9、由于胶带机工作方式的多样性, 其控制方式的选择也应是多样的。控制方式的选择通过外部的转换开关实现。X20、X21、X22分别为集控、就地、检修等控制方式的输入端口, 在同一时刻, 只能有1种控制方式, 即X20、X21、X22只能有1个输入信号。当胶带机工作在集控工作状态时, 其启、停状态将受到前、后级设备的联锁控制, 而不受本机控制; 在就地状态时, 将由本机的司机操作台控制; 在检修状态时, 对于%类故障(B1 将被屏蔽, 而只保留主要的故障保护, 例如沿线急停等。M 3为启动总变量。工作方式选择的程序设计如图6所示。(4 启动与停止:启动与停止的程序设计如图7所示。在工作方式选择完成后,

10、 如果外部没有各类保护的故障输入, 则可以进行正常的启车工作。T 4&101&2009年第11期胡宇松:煤矿带式输送机电控系统的PLC 程序分析 图6 工作方式选择的程序设计图为启动前的预警时间, 设置时间为810s, T 4的动作受启动总变量M 3控制; 同时, 在电机启动之前, 液力推杆制动器将提前打开, 并且在胶带机运行过程中一直保持该状态。如果胶带机工作在手动状态, 将可以完成电机的单台启动。由于胶带机为三机驱动, 为避免同时启动造成的电网冲击, 还需要对2#胶带机和3#胶带机进行延时启动。延时时间分别设定为2s 。图7 启动与停止的程序设计图(5 人机界面:友好的人机

11、界面是优秀的工程设计不可缺少的。选用威伦通公司的MT 506M V 触摸屏作为人机界面, 在屏幕上动态显示胶带机的工作方式、胶带速度、电机电流、故障保护等各种工作参量。在PLC 程序中, 胶带速度、电机电流等模拟量信号需要通过频率或电流变送器转换为420mA 的标准信号后, 经A/D 模块转换才能读入到PLC 内存中, 供计算和显示。笔者所使用的电流变送器参数为0300A/420mA, 但Q68ADI 每通道最大输入数值为4000, 因此, 实际电流显示的计算公式为I =n 300/4000(n 为A/D 转换后的电流数值 。D100为A/D 模块通道1的数据输入地址, D0存放的是实际电流值

12、。人机界面中模拟量处理程序如图8 所示。图8 人机界面中模拟量处理程序图4 结语本文介绍的PLC 程序很好地完成了对整部带式输送机的控制, 具有安全策略清晰、控制精度高、故障保护齐全、及时等特点。该程序已在某带式输送机电控系统中运行, 投入运营以来, 设备运行正常, 对各种保护动作的延时设置合理, 由此得出如下结论:(1 由于煤矿带式输送机工作条件恶劣, 其在安装、使用过程中不可预料因素很多, 有自然因素也有人为因素; 但在编制程序时, 要本着以人为本的思想, 把安全放在第一位, 这种思想到任何时候、任何地点都不能动摇;(2 程序的编制要力求简洁明了, 尤其在外部输入变量较多时, 要对不同的输入变量进行分类, 详细分析各类关系, 尤其是牵涉到安全的互锁、闭锁关系时更应慎重, 否则, 轻则出现设备事故, 重则出现人身伤亡的情况;(3 程序编制好后, 在对设备的操作上要做到简单、易懂, 不要预留过多的选择、考虑等。要考虑到不同操作人员知识素质和对设备了解与掌握程度对安全的影响问题。参考文献:1 刘海波, 卓邦远. P LC 在煤矿带式输送机电控装置中的设计与应用J.安徽科技, 2008(8 .2 王思文, 张兆亚, 张文