矿山提升机数字化控制系统.doc

矿山提升机数字化控制系统
目录
第一章概述
产品特点
用途及适用范围
第二章技术特性
主要功能
系统的硬件与软件
第三章系统优点与经济效益分析
系统的优点
经济效益分析
第四章系统总结
第一章系统概述
在煤矿生产中,矿井提升机起着非常重要的作用,它是矿山生产的关键设备。提升机电控装置的技术性能,既直接影响矿山生产的效率及安全,又代表着矿井提升机发展的整体水平。
随着世界发达的提高,我国矿山提升机控制已逐步淘汰耗能巨大、自动化水平极低的TKD系统,而变频及PLC数字化控制技术已成熟,经过多年在矿山提升绞车上的实际应用,其性能优越、节能显著已为公众所认知。但矿井提升是矿井生产的咽喉部位,再加我们现有提升机操作人员的水平所限,为保证系统工作的可靠性,应保留原TKD操作系统,改造后,以变频系统为主,TKD系统作为备用,既充分发挥了变频系统的优越性,又减少了工作上的后顾之忧;原系统的监控保护功能采用双PLC(冗余设置)实现,使变频保护与其形成双重保护。在采用先进技术的同时,必须充分考虑系统工作的可靠性、完善性,充分考虑操作的简易性,尽可能简化系统,适合现场条件,这是我们设计的根本。
矿井提升系统是一个高强度作业系统,因此对提升机电气传动系统也有更高的要求。传统TKD交流拖动系统的显著缺点是:调速性能差,调速时能量要大量消耗在电阻上,给定方式落后,控制精度低,安全保护和监测环节不完善,安全可靠性差,维护工作量大,而且运行不经济(TKD系统已列入2008国家强制淘汰系列)。本设计对传统的电控系统进行了改进,采用PLC进行变频控制,并且加入了上位机监控系统,包括工艺控制、行程控制、监视系统、安全回路、制动系统、调速系统和信号系统等。本系统大大提高了矿井提升系统的安全性、可靠性、完善了检测系统、提高了调速性能,节约了能源,对于煤矿安全生产有重大意义。
系统特点
电控部分可实现双回路电源互为备用,变频系统和原电控系统的转换。主要控制功能:
(1)具有手动、半自动、全自动、检修、调绳及应急开停功能。
(2)用软件实现按行程给定、速度闭环程序按PLC调节过程来控制。
(3)全数字,电子脉冲信号的给定和手闸控制,同时具有零位锁定功能。
(4)安全回路及主要控制环节的故障用20段语言报警提示。
(5)采用触摸式彩色液晶显示屏实现系统中各种参数的数字显示,梯形图状态显示,提升机位置及速度模拟动态显示,电机电流动态曲线显示等。
(6)实现控制系统的自检报警、信号记忆及相应图文数字显示等。
(7)采用性能优越的西门子品牌PLC,两套PLC相互冗余,构成安全双回路双线制,且冗余量不低于20%。
变频部分:
主回路功率单元模块化设计,维护简单
采用能量回馈单元、刹车电阻单元处理再生能量,节能效果显著,可满足电机四象限运行的要求
具有完整的保护机制:变频器除具有短路、过压、欠压、过流、过热等保护外,还提供了外部故障信号输入、开机联锁保护、内置自动减速程序等功能
具有良好的转矩特性:启动力矩大于2倍的额定转矩,制动力矩大于额定转矩,
提供0-5V(10V)和4-20mA工业标准信号接口
用途及适用范围
JD-BP系列提升机专用变频器主要用做矿山提升机控制系统的调速设备。可用来替代原提升机电控系统的调速部分,也可作为提升机电控系统生产厂家的配套产品。系统的安全措施需要提升机电控系统提供。
警告:由于用户违反国家煤安规程的操作而造成的一切后果,本公司不承担任何责任。
第二章技术特性
主要功能
基于 PLC 控制的大功率矿井提升机变频调速控制系统由动力装置、液压站、变频器、操作台和上位机监控系统组成,系统框图如图所示。各部分功能如下:
动力装置:包括主电机、减速器、卷筒、制动器和底座,完成人、物、料的运输任务。主电机通过减速器向卷筒提供牵引所需的动力;
液压站:为提升机提供制动力,停车时先通过液压站给卷筒施加机械制动力,再取消直流制动力;提升机起动时,先对电机施加直流制动,再松开机械抱闸,防止溜车,以保证系统安全可靠地工作。
四象限变频调速器:是动力装置的能量供给单元,通过它可将输入工频电能转换成频率可调的电能提供给交流电动机,以达到控制交流电动机转速的目的。
数字化操作台:操作台设置两个手柄,分别用于速度辅助给定及制动力给定。它是整个矿井提升机运输系统的控制核心,通过它可以设定系统的工作方式和控制方式,可以发布系统的各种控制命令,以实现对提升机启动、加速、平稳运行、减速、停车以及紧急制动等各种控制功能。
数字化操作台
触摸屏监控系统:是操作人员和控制