新闸控电气使用说明书

洛阳中重自动化

工程有限责任公司高性能提升机智能电液制动系统（恒减速闸控系统）代号ZK143(D)SM电气控制装置使用说明书共=NUM测速发电机、增量编码器组合安装在提升机滚筒一侧，测速发电机输出正比于速度的电压信号作为高性能提升机智能电液制动系统完成恒减速制动的速度反馈，增量编码器输出脉冲信号经过PLC计算出深度和速度作为提升机系统运行状态的监视。测速发电机、增量编码器组合如上图所示制动手柄安装在提升机控制系统操作台上左侧，由高性能提升机智能电液制动系统独立控制，在手动开车方式下制动手柄随司机操作输出模拟信号和数字信号输入到电气控制柜内PLC中，结合提升机控制系统的控制信号“工作闸”、“贴闸”完成提升机系统的松闸、施闸顺序控制。制动手柄如上图所示控制系统说明供电回路高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置供电采用380VAC三相四线进线，其中油泵电机采用380VAC供电，加热器采用220VAC供电，其它回路全部采用24VDC控制。电源模块U1.1将380VAC转换为24VDC输入到UPS电源模块上，为装置提供后备电源，以便在进线电源故障情况下，能够使提升机实现可靠的安全制动，同时为PLC和触摸屏提供电源，保证PLC的运行和数据保持。电气控制装置内电源回路设置了过流监视功能，包括进线400V的缺相、过/欠压监视，直流24V的监视，UPS24V电源模块的监视。接口回路高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置与提升机控制系统信号配合关系如下：电气控制柜所需电源：一路电源，AC380V，3相4线制，40A。来自提升机控制系统的信号（如图5-1所示）：1、手动方式（4L24、202BH）；提升机控制系统在手动方式下运行，制动压力由制动手柄控制。2、自动方式（4L24、203BH）；提升机控制系统在自动方式下运行，这时制动手柄是不投入应用的。3、重载下放方式（4L24、204BH）；提升机系统运行在重载下放方式，当提升机发生安全制动后，如果恒减速制动失效转为二级制动时第一级制动油压对应于重载下放工况的制动油压值。4、工作闸（4L24、205BH）；这是从提升机控制系统传送到高性能提升机智能电液制动系统进行工作制动的信号。手动方式下由制动手柄位移控制制动压力，自动方式下由PLC输出信号控制制动压力。注意：工作闸提升信号从提升机控制系统传送到电气控制装置前主电机转矩应该建立。在工作制动过程中，两路工作闸信号必须同时存在，任何一路信号丢失都会引起制动器合闸。5、工作闸（4L24、206BH）；这是从提升机控制系统传送到高性能提升机智能电液制动系统进行工作制动的信号。手动方式下由制动手柄位移控制制动压力，自动方式下由PLC输出信号控制制动压力。注意：工作闸提升信号从提升机控制系统传送到电气控制装置前主电机转矩应该建立。在工作制动过程中，两路工作闸信号必须同时存在，任何一路信号丢失都会引起制动器合闸。6、贴闸（4L24、207BH）；在停车命令发出前接近井口位置时，制动压力降至贴闸压力，这是为了使提升机能够平稳的停车，减少机械冲击。7、接近井筒极限（4L24、208BH）；当提升机运行至井口位置，如果发生安全制动，则高性能提升机智能电液制动系统自动解除恒减速制动和二级制动转为一级制动，这样做的目的是为了防止提升机发生过卷事故。8、正向（4L24、209BH）；来自提升机控制系统选定运行的正向信号，作为高性能提升机智能电液制动系统对提升机运行方向的判断。9、反向（4L24、210BH）；来自提升机控制系统选定运行的反向信号，作为高性能提升机智能电液制动系统对提升机运行方向的判断。10、闸控系统实验（4L24、211BH）；提升机控制操作上选择测试按钮后，高性能提升机智能电液制动系统选择手动运行方式。11、油泵启动（4L24、212BH）；操作台提供一组起、停控制按钮以控制高性能提升机智能电液制动系统油泵电机的启动和停止。在提升系统的运行过程中，不允许手动停止油泵电机。12、油泵停止（4L24、213BH）；操作台提供一组起、停控制按钮以控制高性能提升机智能电液制动系统油泵电机的启动和停止。在提升系统的运行过程中，不允许手动停止油泵电机。13、提升机实际速度（AI0+、AI0-）；提升机控制系统输出到高性能提升机智能电液制动系统的提升机运行实际速度值，范围：0—±10VDC。14、提升机实际电流（AI1+、AI1-）；提升机控制系统输出到高性能提升机智能电液制动系统的提升机运行实际电流值，范围：0—±10VDC。图5-1提升机控制系统输入到制动系统的接口信号以下是高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置输出到提升机控制系统的信号（如图5-2所示）：15、闸控系统轻故障（235BH、236BH、237BH、238BH）；高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置检测内部液压站油温高、油位低、一些非主要传感器损坏等报轻故障，这时允许提升机运行到停车位后必须处理完故障才可以进行下次提升。16、闸控系统重故障（239BH、240BH、241BH、242BH、243BH、244BH）；高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置检测液压站重要元器件损坏、控制柜出现故障、提升机运行出现故障等报重故障，提升机控制系统传动停止运行，执行安全制动。17、闸控系统启动完成（247BH、248BH、249BH、250BH）；液压站油泵电机启动后，需要检测各个传感器的信号是否正常，蓄能器压力如果不足需要储能，当这些准备工作完成后就说明高性能提升机智能电液制动系统已经启动完成。18、合闸（251BH、252BH）；这个信号的目的是为了传递给提升机控制系统制动器已经合闸。19.松闸（253BH、254BH）；这个信号的目的是为了传递给提升机控制系统制动器已经打开。20、安全回路反馈（255BH、256BH）；这个信号是将提升机控制系统传送到高性能提升机智能电液制动系统的安全回路信号反馈到提升机系统。21、恒减速制动指示（257BH、258BH）；这个信号是为了传递到提升机控制系统说明高性能提升机智能电液制动系统恒减速制动功能正常。22、制动器制动压力（AO0+、AO0-）；这个信号的目的是为了传递给提升机控制系统制动器实际制动压力，范围：0—10VDC。图5-2制动系统输出到提升机控制系统的接口信号来自提升机控制系统操作台制动手柄的信号（如图5-3所示）：1、工作闸闭合（4L24、220BP）；当制动手柄在全合闸位置时，这个接点是闭合的。2、工作闸敞开（4L24、221BP）；当制动手柄离开全合闸位置时，这个接点是闭合的。3、工作闸完全敞开（4L24、222BP）；当制动手柄在全松闸位置时，这个接点是闭合的。4、工作制动压力给定（AI3+、AI3-、226BP）；在手动工作控制方式中，制动压力给定是靠制动手柄位移输出的电压信号控制的。图5-3和操作台制动手柄的接口信号安全回路安全回路闭合是高性能提升机智能电液制动系统运行的必备条件，只有当安全回路中所有触点都正常闭合后，方允许开闸。电气控制装置从提升机控制系统接收到安全回路信号，分别通过一条硬件回路直接控制液压站的电磁阀，另一条进入到PLC中综合电气控制装置内部安全回路作为软件安全回路控制液压站的电磁阀。任何一处安全回路检测到故障，提升机均实现安全制动。发生重故障时，电气控制装置具有对故障种类记忆功能，排除故障后，复位按钮恢复高性能提升机智能电液制动系统。工作制动回路提升机工作制动主要是通过比例溢流阀调节制动油压的大小。它将电流信号变换成油压的高低，以控制制动器制动力的大小，实现对提升机的控制需要。在正常提升操作中，制动系统工作制动分手动和自动两种控制方式：手动方式主要是根据司机的操作和提升机的松、施闸指令进行控制。自动方式直接由提升机控制系统发出的“工作闸提升”指令进行松、施闸顺序控制。当提升机控制系统发出“工作闸”指令后，根据工作制动方式不同，制动手柄位移或提升控制PLC模拟量输出给定信号到比例溢流阀上的放大器中（该放大器完成电压信号与电流信号的转换，放大器的输入信号为0-10V，输出信号为0-2000mA。给定信号控制着比例溢流阀的电流大小,进而控制制动力的大小），电磁阀G1-1、G1-2、G3、G4带电，随后电气控制装置通过增加比例溢流阀的电流，使油压上升到最高压力，盘形制动器打开，提升机正常运行。当提升机运行到接近井口位置时，减小比例溢流阀电流，系统压力降低到贴闸皮值，盘形制动器进行预贴闸。提升机运行到停车位置时，比例溢流阀电流迅速采用两级下降为零，系统压力降为残压，提升机抱闸停车。紧急制动回路高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置实现的恒减速制动功能要提供可变的制动力矩(制动压力)，在发生安全制动时，它通过速度环、压力环实现安全制动时的自动调节制动力矩的大小，以保证减速度达到一个预期的综合值，使提升机不论在提升或下放、高速度或低速度状态下运行，都按照给定的安全制动速度图运行。另外，电气控制装置实现的的二级制动功能针对重载上提和重载下放不同工况提供两种不同的制动力矩(制动压力)，可以尽量使提升机实现安全制动平稳的减速，停车。恒减速制动在井中发生各种事故状态下，电气控制装置控制液压站和制动器实行恒减速制动。恒减速制动调节系统主要为速度环、压力环闭环调节系统，其结构如图5-4所示。图5-4恒减速制动恒值闭环调节图5-5恒减速制动速度曲线图提升系统正常工作时，恒减速制动调节系统不起作用，处于封锁状态。当提升系统安全制动时，恒减速制动调节系统投入工作，比例溢流阀给定电压给出贴闸皮电压值，控制比例方向阀电压。速度环和压力环解除封锁参与系统控制。与此同时，“制动减速度给定环节”从与提升机运行速度成比例的电平信号开始，按照给定的减速度形成速度给定曲线，该给定值加到速度调节器，经过运算输出与制动力的大小成比例的电压信号，经“油压形成环节”转换成油压给定值。该给定值送到“压力调节器”与压力反馈相比较后形成比例方向阀电流，进而控制制动力的大小，使提升机的速度随给定值变化并达到预期的减速度（如图5-5）。当提升机速度小于0.5米/秒时，比例溢流阀给定电压为零，液压站的G3、G4阀断电，盘型制动器的油压为零，制动系统提供全制动力。但当提升机运行到接近井口或井底某一位置时，若发生紧急制动，则只能实行一级制动。为保证安全制动的顺利实施，本装置设置了多种监控保护线路，大大提高了提升系统的可靠性和安全性，当任一种监控保护线路动作时，制动系统退出恒减速制动功能：a)实行恒减速制动时提升机速度的实际值分别与PLC内恒减速制动给定值和恒减速调节板的给定值进行比较，当实际值大于或小于给定值15％时动作；b)PLC检测提升机速度实际值不正常时动作：恒减速调节板的速度信号从测速发电机输入，作为提升机运行速度和恒减速制动的速度反馈。检测测速发电机的输出信号是否正常非常重要，电气控制装置检测测速发电机输出信号有二种方式:①当恒减速调节板零速继电器确定提升机速度低于0.5米/秒时，PLC计算速度信号是否正确。②把恒减速调节板的速度信号与编码器速度、提升机控制系统速度信号作比较是否正确。c)压力反馈值监控功能，通过压力传感器、压力继电器比较判断，作为压力反馈的传感器SPA1或者恒减速调节板压力环节出现故障时动作；二级制动所谓二级制动是指在提升机事故状态下进行紧急制动，当恒减速制动功能故障或失效时，电气控制装置自动切换到二级制动功能状态，比例溢流阀给定电压为贴闸皮电压值，G2阀得电使制动油压很快降到第一级制动油压，经过延时或者检测到提升机速度小于0.5米/秒后，制动器的油压迅速回到零，使整个提升系统处于全制动状态，即停车状态。但当提升容器接近井口或井底某一位置时，若发生紧急制动，则只能解除二级制动，实行一级制动。电气控制装置实行二级制动中第一级压力根据提升机工况不同分别对应重载上提和下放来调整。重载上提执行二级制动时，比例溢流阀给定电压为贴闸皮电压值，电磁阀G2-1、G3、G4得电,二级制动时间延时或者提升机速度为零时电磁阀断电。重载下放执行二级制动时，比例溢流阀给定电压为贴闸皮电压值，电磁阀G2-1、G2-2、G3、G4得电,二级制动时间延时或者提升机速度为零时电磁阀断电。一级制动一级制动是指在提升机运行至距离井口、井底某一位置后进行紧急制动，这时比例溢流阀给定电压给出为零，所有电磁阀断电，制动器的油压迅速回到零，使整个提升系统处于全制动状态，否则可能过卷。故障自诊断电气控制装置具有对制动系统内部故障自诊断功能，故障发生后通过断开继电器和控制柜触摸屏和指示灯来显示。控制柜上红色故障指示灯亮表示制动系统重故障，断开继电器KA22.8，黄色故障指示灯亮表示制动系统轻故障，断开继电器KA22.7。故障处理完毕后通过柜门上的按钮SB19.5"复位"。除此之外,具体故障信息在触摸屏上可以显示。制动手柄联锁当制动手柄在全抱闸位置时，制动手柄零位继电器吸合，允许安全回路接通。当安全回路断开后，制动手柄必须回到全抱闸位置，安全回路才允许重新接通。减速度故障如果在恒减速制动期间恒减速调节板KTHJ和PLC检测速度参考曲线与实际速度曲线的比较值。速度参考曲线分别由PLC和恒减速调节板的斜坡单元产生。在斜坡电压产生时，实际的速度曲线和参考速度曲线之间的差异由恒减速调节板和PLC检测。如果实际的速度曲线在参考曲线上面,意味着减速度太低，故障信号动作。如果实际的速度曲线在参考曲线下面,意味着提升机减速度太高，故障信号动作。故障信号动作后执行轻故障并解除恒减速制动转为二级制动方式。磁开关故障在提升机运行中，高性能提升机智能电液制动系统通过编码器计算提升机的位置和速度，并通过两个磁开关对编码器脉冲数进行校正，当磁开关出现故障、编码器脉冲不正常时，系统显示故障并执行轻故障动作。欠压/过压故障外部电源单元UPS提供恒减速调节板电源。在制动板X1.1和X1.2之间测量正常电压，为24VDC。如果UPS电池故障信号输出，显示电池回路故障，需要断开备用电池,阻止放电。在系统进线380VAC电压、UPS直流24VDC电压欠压/过压时,启动欠压/过压故障显示并执行轻故障动作。电源过流故障电气控制装置系统内部电源断路器过流断电后执行重故障停车。欠流故障高性能提升机智能电液制动系统工作制动过程中，电气控制装置检测到工作闸电流丢失或者减少，分析原因后执行重故障停车。制动系统元件故障高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置在检测到内部元器件例如液压站上SPA1、SPA2、SPA3、SPA4、SP1、SP2、SP3、SP4和控制柜内元器件故障后，发出故障显示，并根据故障产生的原因和解决方法实现轻重故障动作。阀芯检测故障液压站上的电磁阀G1-1、G1-2、G3，均带有阀芯位置反馈信号，当阀芯处于不同位置时反馈信号为高电平或低电平，电气控制装置可以根据反馈信号判断液压站上电磁阀是否动作正确，并可在触摸屏上显示出各个电磁阀状态，出现故障后报警并执行轻重故障动作。。油泵故障监控在提升系统的运行过程中，电气控制装置监视主油泵电机的运转情况，这时候不允许手动停止油泵的操作，而当电气控制装置检测到油泵电机非正常停止运转时（安全回路断开除外），需要按照重故障处理，进入到安全制动状态。二级制动过程监控高性能提升机智能电液制动系统在执行二级制动时，电气控制装置需要制动压力的输入值，确定电磁阀的工作状况。根据制动系统设定的油压值，监控压力信号，如果油压值和系统所设定的油压值偏差过大，则显示轻故障并转入一级制动状态，停车后检测电磁阀工作是否正常。工作制动过程压力监控在高性能提升机智能电液制动系统执行工作制动时，如果在提升机运行中电气控制装置检测到工作压力低于贴闸皮压力，则制动器对提升机运行有冲击，显示重故障后执行安全制动。如果检测到工作压力高于贴闸皮压力而且低于开闸压力则报轻故障信号。液压站蓄能器保压回路监视当提升机在非运转状态时，电气控制装置的PLC检测蓄能器压力值是否正常，如果在数次完成充油过程后蓄能器压力仍然不足则发出轻故障报警信号。测速断线保护电气控制装置的测速机、编码器和主控速度信号分别比较，当检测到某个信号异常时，他们测出的速度的差就很大，从而报轻重故障。制动油压高保护当液压站制动油压超过开闸压力2～3MPa时，压力继电器SP5触点闭合或者传感器压力值超压信号发出重故障报警信号，实现安全保护使提升机停车。等速超速保护当提升机运行速度超过最高运行速度的15％时，电气控制装置的PLC判断后安全回路断开执行重故障报警。定点过速保护当提升机运行到接近井口或井底某一定点位置时(即将进入爬行区),若运行速度超过了2.0m/s减速过速保护当提升机运行到减速点减速后，若提升机运行速度超过减速包络线的10％时，安全回路断开。急停保护当提升机发生紧急情况时，操作员可以按下控制柜上的急停按钮，断开安全回路。位置控制回路位置控制主要是电气控制装置在触摸屏上显示提升容器在井筒中的实际位置，并根据容器位置实现各种保护。高性能提升机智能电液制动系统电气控制装置的提升机位置监视回路主要由如下各部分组成：①位置检测传感元件：光电编码器②位置计数元件：高速计数接口③位置计数校正元件：井筒开关④深度指示显示部件：触摸屏使用与操作方法运行前的准备工作控制柜和液压站、制动器、提升机控制系统操作台、控制柜之间的电缆连线已经全部接完并检查无误；合控制柜内所有控制电源；操作台上制动手柄在零位；提升机控制系统安全回路闭合,恒减速电液制动系统安全回路闭合；选择1#或者2#液压站，在操作台或者控制柜上启动液压站，液压站油泵电机运转，蓄能器压力充满、各个元器件正常后制动系统运行准备完毕；运行中的工作状态 高性能提升机智能电液制动系统运行准备完成后，当提升机控制系统选择发出“手动”或“自动”方式指令后，制动系统确定制动手柄是否参与工作闸控制。当制动系统接收到“工作闸”指令后电磁阀G1-1、G1-2、G3带电，PLC输出0-10VDC电压经过比例溢流阀输出电流调节制动油压，通过制动器使提升机获得不同的制动力矩。当提升机控制系统或者制动系统发生安全制动后执行恒减速制动或者二级制动（井中）、一级制动（井口爬行段）后平稳停车。执行恒减速制动时G3、G4延时断电，比例方向阀动作调节制动油压。执行二级制动时G3、G4延时断电,G2-1、G2-2得电保持第一级制动油压。执行一级制动时G3、G4阀瞬时断电实行全制动力停车。调试液压站的实验工作制动试验关闭液压站出油口球式截止阀后，提升机控制系统安全回路闭合，安全回路继电器KA5.1、KA5.2吸合，时间继电器KT24.1、KT24.2指示灯亮，调整时间继电器的断电延时时间为安全制动总时间，这个时间值要比恒减速制动或者二级制动延时时间稍长。在控制柜上选择并启动液压站油泵电机，钥匙开关SA19.6选择“调整”方式，转换开关SA19.2选择调整“系统压力”，G1-1、G1-2、G3、G4阀带电，在触摸屏上给定0-10VDC电压到比例溢流阀上，观察柜门上闸电流表P1指示，配合液压站调定各个元件的参数，包括压力继电器蓄能器最高充油压力SP1、蓄能器最低充油压力SP2、制动器合闸SP3、制动器松闸SP4、系统超压报警SP5和比例溢流阀电压和油压的比例关系，有规律地在触摸屏上改变电液比例溢流阀控制电压的大小，可以得到有规律变化的油压，将电压--油压的对应变化关系的数值记录下来，作出相应的曲线。在调整过程中，观察触摸屏上压力继电器、压力传感器和温度传感器的指示是否和实际液压站的数据对应。二级制动试验调整二级制动压力值：关闭液压站出油口球式截止阀后，按照工作制动的试验步骤进行到液压站油泵电机运转后，钥匙开关SA19.6选择“调整”方式，转换开关SA19.2选择调整“二级制动1压力”，触摸屏上给定10VDC电压到比例溢流阀上，G1-1、G2-1、G3、G4电磁阀带电，配合液压站调整观察出口压力表为二级制动1压力。转换开关SA19.2选择调整“二级制动2压力”，触摸屏上给定10VDC电压到比例溢流阀上，G1-2、G2-1、G3、G4电磁阀带电，配合液压站调整观察出口压力表为二级制动2压力。试验二级制动压力方法：将钥匙开关SA19.6选择“调整”方式，转换开关SA19.2选择“系统压力”，这时启动液压油泵电机，触摸屏给定最高压力对应电压值到比例溢流阀上，操作急停按钮SB19.4，观察压力值是否正常。在操作SB19.5故障复位后，触摸屏上选择“二级制动压力2”，按照上面的试验顺序做二级制动2的试验。做完试验后操作SB19.5故障复位。在试验二级制动过程中，观察触摸屏上制动压力曲线是否符合标准。恒减速部分试验①贴闸皮油压的调整:关闭液压站出油口球式截止阀后，按照调整系统压力步骤进行到启动液压站油泵电机后，电控柜上钥匙开关SA19.6选择“调整”方式，转换开关SA19.2选择“贴闸皮压力”，触摸屏上给定10VDC电压到比例溢流阀上，电磁阀G1-1、G3、G4带电，配合液压站调定贴闸皮压力并观察油压值。②比例方向阀试验:关闭液压站出油口球式截止阀后，这时蓄能器压力正常（如果蓄能器压力低需要启动油泵电机向蓄能器充油），操作按钮“系统停止”油泵电机停止运行，电磁阀G3、G4带电，其余电磁阀断电，在触摸屏上选择“比例方向阀试验开始”，在比例方向阀试验中，选择“比例方向阀升压”，观察液压站出口压力表压力升至蓄能器压力值，接着选择“比例方向阀降压”，观察出口油压表下降为零，间隔试验几次，检测比例方向阀的动作是否灵敏、正常，实验结束后选择“比例方向阀实验结束”恢复制动系统初始状态。③恒减速制动试车:二级制动调试好后，再进行恒减速制动试车。将钥匙开关SA19.6选择“工作”方式，转换开关SA19.2为零位，在提升机正常运行时进行井筒中恒减速制动试验，首先进行低速空载制动，然后逐渐加载、提速实行恒减速制动，如果恒减速制动没有达到预期要求的值，修正电气调节参数，使其达到要求值。加热器和冷却风机控制在高性能提升机智能电液制动系统运行前，可以在触摸屏上选择加热器和冷却器的控制方式，选择手动控制或自动控制方式。选择手动控制方式时，可以手动启动或者停止加热器和冷却器。选择自动控制方式时，制动系统根据安装于液压站上的温度传感器ST1的温度值自动控制加热器和冷却器的运行。恒减速制动功能解除在高性能提升机智能电液制动系统运行中，断开安全回路执行恒减速制动时检测制动效果不正常、压力传感器信号异常或者测速机回路发生故障后，电气控制装置自动解除恒减速