基于PLC的矿井提升机交流变频调速系统

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1、第4期2008年8月工矿自动化IndustryandMjneAutomatjonNO．4Aug．2008文章编号：1671～251X(2008)04一0101一03基于PLC的矿井提升机交流变频调运系统金晓萍h2，邓志杰h2，牛宏侠h2，朱正泽1‘2(1．兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室，2．兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心，甘肃兰州730070)摘要：文章介绍了基于PLC控制的矿井提升机交流变频调速系统的结构组成及其对提升机行程和速度进行测控的具体工作过程，阐述了PLC在系统中的作用、PLC的硬件组

2、成及系统的软件流程。关键词：矿井提升机；交流变频调速；PLC中图分类号：TD534文献标识码：BO弓I言矿井提升机是矿山生产的关键设备之一，一旦其电控系统出现故障，将影响矿山整体的生产，带来重大的经济损失和安全隐患。由于矿井提升机的电控大多为继电器控制系统，存在线路复杂、故障点多、可靠性低、稳定性差等缺点，不能满足煤矿安全生产的需要，因此，笔者采用PLC控制系统取代原来的继电器控制系统，并配备HMl人机监控系统，实现了对整个交流矿井提升系统的监控。l系统构成及控制过程该矿井提升机交流变频调速系统由三级系统构成：零级传动系统，一级基础

3、自动化系统，二级完成监控和操作的人机界面(HMI上位机)系统，如图1所示。二级HMI上位机系统I一级基础自动化系统l零级传动系统图1矿井提升机交流变频调速系统三级控制系统结构图传动系统采用安川交流变频装置。由完成控制提升机主传动的变频器构成；基础自动化系统采用SIEMENSS7—300系列PLC，由完成控制功能的PI。C、完成系统监控和操作的人机界面操作员站、司机操作台、现场执行机构和传感器组成；HMI上位收稿日期：2008～04—18作者简介：金晓萍(1975一)，女，工程师，兰州交通大学控制理论与控制工程专业在读硕士研究生，研究

4、方向为自动控制。机系统选择工业控制级的计算机硬件，应用程序开发、运行环境为SIEMENS公司专门开发的数据采集和监控系统软件winCC。矿井提升机三级控制系统对应功能及控制范围如表1所示。表1矿井提升机三级控制系统对应功能及控制范围表2系统设计矿井提升机交流变频调速系统是以PLC为核心、对提升机的行程和速度进行实时在线控制和监督的自动化系统，通过PLC和HMI，该系统可以实现对所有现场在线设备的程序控制管理、安全联锁控制等功能，并显示各种操作画面，对事故信号进行报警以及打印报表等。矿井提升机交流变频调速系统结构如图2所示。该系统主要

5、特点：(1)开放式的结构，具有极大的灵活性、可扩展性；(2)便利的维护手段，可在线维护；(3)先进的硬件控制设备，具有高抗干扰能力、高可靠性；·102工矿自动化2008年8月(4)高可靠性的检测仪表；(5)集中操作、分散控制的思想；(6)通用的软件开发平台，智能的设备管理和监测软件。图2矿井提升机交流变频调速系统结构图矿井提升机交流变频调速系统对提升机行程和速度进行测控的具体工作过程：(1)对安装在滚筒轴端的轴编码器进行计数，经过同步置数校正(包括井口、井底端部向上向下校正和脉冲化处理即乘以脉冲当量)，间接检测计算出提升容器的行程s

6、和速度口。(2)将检测出的提升机行程s和速度口进行数码转换，送触摸屏显示。触摸屏采用菜单设计，不但显示行程和速度值，而且可以动画模拟显示罐笼在井筒中的位置和速度图。(3)根据检测，计算出提升机行程s和提升速度口，按照有关的保护设定对提升行程和速度实施行程控制和速度保护。(4)设有模拟调试程序，人工设定行程点和速度保护值。正常运行时，检测校正点及保护输出的动作是否完全正确；发现故障则停机检修，故障排除后再进行正常运行。2．1系统硬件设计S7—300PLC是模块化的PLC，主要由CPU模块、通信接口模块、扩展I／O模块和电源模块构成。其

7、特点如下：(1)功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到最佳的解决方案；(2)实现分布式系统和扩展通信能力都很简便，组成系统灵活自如；(3)用户界面友好，操作简单，免风扇设计；(4)随着应用的扩大，系统扩展无任何问题；(5)CPU可以高速处理指令并且具有友好的参数设置功能；(6)CPU具有诊断功能和自测试智能诊断系统，可连续地监视系统功能，并记录错误和系统的特殊事件；(7)具有口令保护功能和模式选择开关。CPU模块：负责程序的运行等工作。电源不仅向CPU模块供电而且还要满足与CPU模块相连的其它模块的用电需求。数字

8、量输入模块Dl：将外部采集的信号输入到PLC，如保护PLC的DI将电枢变压器温度、高压真空接触器、三项保护、电动机故障等信号采集进来；操作PLC的DI将电动机的运行方式等信号采集进来，以完成监视保护功能。数字量输出模块D0：将PLC内