基于plc的帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)改造

基于plc的帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)改造

0開發(fā)軟啟動(dòng)技術(shù)隨著我國煤炭行業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，帶式聯(lián)運(yùn)機(jī)門車輛的大動(dòng)力運(yùn)輸距離、高傾角和廣泛的適應(yīng)性方向發(fā)展起來。皮帶機(jī)在啟動(dòng)時(shí)加速度和動(dòng)載荷會(huì)增加很多,造成的沖擊使皮帶在短時(shí)間內(nèi)張力急劇增加或滿載時(shí)啟動(dòng)不起來,從而造成皮帶打滑。為了控制帶式輸送機(jī)按預(yù)定的加速度值平穩(wěn)啟動(dòng),減小沖擊,改善啟動(dòng)工況,開發(fā)軟啟動(dòng)技術(shù)勢在必行。兗礦集團(tuán)大陸機(jī)械有限公司自行開發(fā)研制的液體粘性軟啟動(dòng)裝置能較好地解決上述問題。隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,鐵法曉明礦原有皮帶機(jī)已滿足不了運(yùn)量的要求。礦方?jīng)Q定在原有皮帶機(jī)DX4/3*160的基礎(chǔ)上,向后延伸500m,增加一套驅(qū)動(dòng)裝置(即子皮帶驅(qū)動(dòng)裝置),來滿足煤礦生產(chǎn)的需求。為此,我們對曉明礦電控系統(tǒng)進(jìn)行了徹底改造。1多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對曉明礦多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電控系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)及液體粘性軟啟動(dòng)裝置的特點(diǎn),從系統(tǒng)設(shè)計(jì)出發(fā),構(gòu)思如下:①該皮帶機(jī)運(yùn)行工況復(fù)雜、I/O信號多,且需解決大量的邏輯閉鎖關(guān)系。從滿足現(xiàn)場需要和操作靈活的角度出發(fā),應(yīng)用PLC對其進(jìn)行改造;②液體粘性軟啟動(dòng)裝置是兗礦大陸機(jī)械有限公司自行開發(fā)研制的用于長運(yùn)距、大運(yùn)量皮帶機(jī)上的一種啟動(dòng)裝置。它利用液體的粘性和油膜剪切原理在一組主、從動(dòng)摩擦片之間傳遞動(dòng)力,安裝在電動(dòng)機(jī)與減速器之間;③該皮帶機(jī)為上運(yùn)皮帶機(jī),判斷低速打滑十分重要,因而應(yīng)有完善的速度檢測裝置;④應(yīng)有齊全的皮帶機(jī)保護(hù)裝置,各種保護(hù)信號進(jìn)入PLC,根據(jù)故障性質(zhì)判斷急停和延時(shí)停車;⑤應(yīng)有起車預(yù)報(bào)信號、故障聲光報(bào)警信號。選擇防爆組合電鈴,進(jìn)行信號傳送;⑥具有自動(dòng)Ⅰ、自動(dòng)Ⅱ、手動(dòng)三種操作方式;⑦主控制箱應(yīng)對主皮帶的運(yùn)行狀態(tài)、步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行及故障狀態(tài)進(jìn)行顯示,并且應(yīng)對副機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控;⑧各種隔爆真空磁力啟動(dòng)器和纜線型號及數(shù)量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量和控制要求計(jì)算選擇;⑨程序設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)的運(yùn)行工況和控制要求、I/O設(shè)備及信號數(shù)量等分初始自檢、啟動(dòng)、運(yùn)行、停車、步機(jī)調(diào)整、故障報(bào)警等幾大部分編制,其運(yùn)行參數(shù)的確定可留到現(xiàn)場調(diào)試時(shí)確定。根據(jù)以上構(gòu)思,確定曉明礦多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)電控系統(tǒng)采用性能優(yōu)良、可靠性高的FX2N系列PLC和與之相配套的液體粘性軟啟動(dòng)裝置,從根本上解決皮帶機(jī)用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)所帶來的起動(dòng)性能差、皮帶機(jī)張力大的弱點(diǎn),提高皮帶機(jī)的起動(dòng)性能指標(biāo)和使用壽命。整個(gè)電控系統(tǒng)以PLC為控制核心,以BXW1～BXW4四臺BXW-120/115型礦用隔爆兼本安微機(jī)控制箱為主控裝置,靠外圍開關(guān)設(shè)備、信號及保護(hù)傳感器的檢測,對皮帶機(jī)在輸煤過程中進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視和控制,提高了單機(jī)自動(dòng)化水平。主機(jī)采用大陸機(jī)械有限公司自行研制的200kW軟啟動(dòng)裝置,而子機(jī)采用400kW軟啟動(dòng)裝置。皮帶機(jī)電控系統(tǒng)由4臺BXW微機(jī)箱組成,采用兩套日本三菱FX2N型可編程控制器作為控制核心,充分利用其高速計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)運(yùn)算比較的功能,通過對主機(jī)、子機(jī)速度檢測,控制四臺步進(jìn)電機(jī),配合機(jī)械液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主機(jī)軟啟動(dòng),并且子機(jī)實(shí)時(shí)跟隨主機(jī)并保持速度一致,能顯示帶速、加速度,確保了皮帶機(jī)可靠運(yùn)行。2稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1靈活輸出型電控系統(tǒng)的控制核心是日本三菱生產(chǎn)的FX2N系列PLC,具有如下特點(diǎn):①系統(tǒng)配置既固定又靈活;在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊,可進(jìn)行16～256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合;②備有可自由選擇、豐富的機(jī)種?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī),可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展;可根據(jù)電源及輸出形式自由選擇;③令人放心的高性能。程序容量:內(nèi)置800步RAM(可輸入注釋),可使用存儲(chǔ)盒,最大可擴(kuò)充至16K步;④編程簡單。本電控系統(tǒng)采用三菱FX2N系列PLC實(shí)現(xiàn)主、副機(jī)之間的通訊及各種操作。2.2自動(dòng)起車控制起車閉鎖信號:在自動(dòng)方式下,起車前必須滿足各種初始條件即各種信號在正常狀態(tài)(皮帶無跑偏、開關(guān)輔助觸點(diǎn)在常開位置等)時(shí)方能起車。各種信號是否正?？赏ㄟ^觀察指示窗確定(各電源指示燈亮,限位開關(guān)、溫度、自動(dòng)方式指示燈亮,其它指示燈均不亮)。如果不滿足初始條件,按動(dòng)起車按鈕,此時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號并顯示故障性質(zhì),待故障排除后,按動(dòng)停車按鈕(或斷電復(fù)位一次)解除故障信號,為下次起車做好準(zhǔn)備。自動(dòng)起車時(shí),應(yīng)將步機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)換開關(guān)打到空擋,否則程序閉鎖不能起車。速度信號檢測:主皮帶運(yùn)行速度靠一只XDH-G/12S型速度傳感器、副皮帶運(yùn)行速度靠兩只RTS-S/B型速度傳感器分別進(jìn)入兩臺PLC中的高速計(jì)數(shù)器。通過信號處理和運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)時(shí)起車軟啟動(dòng)。限位開關(guān)及壓力表檢測:軟啟動(dòng)過程是油壓受控逐步由升高到降低的過程,而自動(dòng)Ⅰ油壓的建立是靠控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。限位開關(guān)下限(開關(guān)碰壓閉合)作為起車時(shí)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)的起點(diǎn),而壓力表上限作為起車時(shí)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)的起點(diǎn)。自動(dòng)Ⅱ步機(jī)正轉(zhuǎn)首先關(guān)斷油路,軟啟動(dòng)靠電磁閥實(shí)現(xiàn)。軟啟動(dòng)方式:①自動(dòng)Ⅰ:主機(jī)、副機(jī)分別通過FX2N-48MT晶體管輸出模塊、FX2N-16EYT輸出模塊和驅(qū)動(dòng)板控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的軟啟動(dòng)調(diào)節(jié);②自動(dòng)Ⅱ:主機(jī)、副機(jī)均通過PLC控制電磁閥實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)距離信號轉(zhuǎn)換:PLC輸入電流為DC24V7mA.信號距離要求不大于50m,副機(jī)控制信號的距離(500m)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述要求,因而增加遠(yuǎn)距離信號轉(zhuǎn)換板解決主、副機(jī)之間的遠(yuǎn)距離控制的問題。步機(jī)調(diào)整:將主機(jī)控制箱面板上的自動(dòng)Ⅰ/自動(dòng)Ⅱ選擇開關(guān)旋到空檔位置,步機(jī)調(diào)整選擇開關(guān)旋到正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)位置,可進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試步進(jìn)電機(jī)。利用控制箱面板按鈕正常起車(1#步機(jī))、正常停車(2#步機(jī))、緊急停車(3#步機(jī))作為分別點(diǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的操作按鈕,步機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可通過面板觀察窗監(jiān)視。副機(jī)控制箱上的步機(jī)調(diào)整選擇開關(guān)旋到正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)位置,按動(dòng)步機(jī)啟停按鈕可對4#步機(jī)進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試。3主、副皮帶機(jī)主要運(yùn)行工況根據(jù)設(shè)計(jì)的PLC控制框圖、主副機(jī)控制原理圖,對主、副皮帶機(jī)各工況進(jìn)行詳細(xì)分析,從中可清楚地了解控制上的特點(diǎn)和難點(diǎn)。操作方式設(shè)有自動(dòng)Ⅰ、自動(dòng)Ⅱ、手動(dòng)3種方式。通過微機(jī)控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇。3.1電源開關(guān)接口設(shè)備操作前先將液壓站數(shù)字閥上的步機(jī)手輪碰觸行程開關(guān),開始正轉(zhuǎn)調(diào)整三圈(卸壓油路關(guān)斷),然后將電源開關(guān)接通,電源指示燈亮,并將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋到手動(dòng)位置,方可進(jìn)行手動(dòng)操作。此時(shí)皮帶機(jī)安全保護(hù)和其它檢測均未投入,因此,此種方式只能用于單臺試車或應(yīng)急情況下的脫機(jī)運(yùn)行。手動(dòng)操作時(shí),需主副機(jī)操作人員密切配合,使主副機(jī)同步運(yùn)行或同步停車。3.2皮帶機(jī)正常停車和急停正常起車:①將BXW2箱上的電源開關(guān)和BXW4箱上的電源開關(guān)旋到“通”位置,觀察控制箱電源指示燈亮;②將轉(zhuǎn)換開關(guān)旋到自動(dòng)Ⅰ位置,觀察該箱前門自動(dòng)Ⅰ指示燈亮;③按動(dòng)正常起車按鈕即可完成操作(圖1)。起車運(yùn)行時(shí),觀察控制箱前門上電機(jī)、松閘、油泵、油壓指示燈亮。正常停車:按動(dòng)正常停車按鈕即可完成操作。緊急停車:按動(dòng)緊急停車按鈕即可完成操作。保護(hù)停車:皮帶機(jī)的運(yùn)行過程中,如果發(fā)生拉線、超溫、無潤滑油、步進(jìn)電機(jī)電源失電、綜合保護(hù)裝置等故障時(shí),自動(dòng)實(shí)施緊急停車過程,如發(fā)生低速打滑、油溫高時(shí),自動(dòng)發(fā)出故障報(bào)警信號,在一定時(shí)間內(nèi)信號不消失,則實(shí)施急停,若能消失,則恢復(fù)正常運(yùn)行。所有的故障均自動(dòng)發(fā)出聲光故障報(bào)警,在控制箱前門顯示窗上能觀察出故障信號。按動(dòng)正常停車按鈕即可解除故障信號,也可斷電復(fù)位一次,為下次起車作好準(zhǔn)備。3.3自動(dòng)操作此方式的操作除將控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)旋到自動(dòng)Ⅱ位置,觀察指示燈亮,其它操作與自動(dòng)Ⅰ相同,具體過程見圖1。3.4控制油壓力液體粘性軟啟動(dòng)裝置安裝在電動(dòng)機(jī)與減速器之間,兩端分別用聯(lián)軸器與其連接。該裝置采用彈簧作用式。工作啟動(dòng)時(shí),使對偶片脫開,電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng),通過控制油壓變化,使對偶片間隙逐漸減小、輸出轉(zhuǎn)速差逐漸減少,直至兩端同步。電控的關(guān)