箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控程序.doc

山東科技大學08屆畢業(yè)論文箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控程序摘 要本文首先簡單介紹了提升機箕斗未卸控監(jiān)測監(jiān)控控制技術國際國內的應用情況；介紹了箕斗未卸控監(jiān)測監(jiān)控的基本原理；我們現有的提升機箕斗未卸控監(jiān)測監(jiān)控控制方案及操作方法；設計出提升機箕斗未卸控監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)并加以說明，總結空壓機變頻提升機箕斗未卸控監(jiān)測監(jiān)控控制改造后所取得的經濟效益以及現有生產裝置中的應用前景等。 關鍵字：箕斗，卸載監(jiān)測監(jiān)控，程序，效益，前景 Abstract This paper briefly introduced the skip hoist is not shirking Control Monitoring Control Technology Application of international and domestic situation did not skip on the dumping of control monitoring and controlling the basic principle of our existing skip hoist is not shirking control Monitoring Control Programme And methods of operation; design a skip hoist is not shirking control monitoring system and to illustrate, summing up air compressor frequency skip hoist is not shirking Monitoring control after control of the economic benefits achieved by existing production installations and the application of Prospects. Keyword: skip, unloading Monitoring, procedures, efficiency, and the prospects1引 言1.1箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控控制程序改造的必要性對主井提升機箕斗卸載狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)控進行了研究開發(fā)，目的是能人為地監(jiān)測監(jiān)控箕斗卸載狀態(tài)，防止箕斗卸不空造成的重物下放、重復裝載事故；從而保證主井提升機安全可靠的運行。1.2箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控控制程序的應用現狀 主井提升機電控系統(tǒng)融合了進口的先進技術，在工藝控制上有了較大的突破，總體技術達到國際先進和國內領先水平，該系統(tǒng)分為驅動、控制、上位監(jiān)視、裝卸載控制、井通信號、行程與速度監(jiān)測等部分。廣泛應用于各種直流傳動場合，特別使用于礦山、冶金行業(yè)大型設備電力傳動系統(tǒng)，具有配置優(yōu)化、結構緊湊、各個單元易拆裝、維護簡單等特點，與國內外同類產品相比，有著良好的性價比，其中用于數字提升機調速直流電機電樞和勵磁供電的可控硅和微處理器系統(tǒng)引進西門子，現在全數字直流調速提升機已占了很大比例。同時根據各個煤礦煤質的不同，（主井）提升機箕斗未卸控監(jiān)控監(jiān)測的研究開發(fā)及應用顯得越發(fā)重要，因此提升機箕斗未卸控監(jiān)測監(jiān)控的研究開發(fā)及應用已迫在眉睫，在這方面，雖然國內外都已有研究，但他們的研究成果受使用單位采用的提升機技術先進程度及裝卸載監(jiān)測監(jiān)控的技術水平的限制，不能有效地監(jiān)測監(jiān)控主井提升機箕斗卸載狀態(tài)。為使我礦主井提升機實現箕斗監(jiān)測監(jiān)空卸載狀態(tài)，結合我礦實際，我們投入了大量的人力、物力和財力，對主井提升機箕斗卸載狀態(tài)監(jiān)測監(jiān)控進行了研究開發(fā)，目的是能人為地監(jiān)測監(jiān)控箕斗卸載狀態(tài)，防止箕斗卸不空造成的重物下放、重復裝載事故；從而保證主井提升機安全可靠的運行。1.3箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控控制程序技術改造優(yōu)點a、本控制程序是在原控制程序的基礎上添加的，與先前設置的控制程序共同運行，互不干涉，是一套獨立的控制程序；b、本控制程序功能塊帶有輸出故障顯示功能，聲、光報警功能；c、數字化設計，高可靠性的功能模塊，保證了系統(tǒng)的可靠性和控制精度；d、采用工業(yè)總線方式構成系統(tǒng)網絡，便于同其他網絡連接?；沸遁d監(jiān)測監(jiān)控程序研究與應用，在新驛煤礦主井提升機系統(tǒng)中運行以來，運行良好、可靠；減少了故障率，方便了操作，多次避免了箕斗重復裝煤、提升機高壓電氣開關柜過流跳閘、電動機超額定電流運行、多次箕斗未卸空等不安全狀態(tài)。保證了主井提升機安全運行?；沸遁d監(jiān)測監(jiān)控程序在提升煤炭含水量較大，煤質較粘，箕斗卸載困難的礦井提升系統(tǒng)中更能體現出它的功能和使用價值，具有推廣價值。1.4本論文的主要工作一、 摸清提升機所提煤炭的粘性、含水量、卸載方式。二、 確定提升機箕斗裝載重量。三、 確定提升機工作的實際電流。四、 確定提升機提升方向。五、 確定有關參數及模塊功能、點數。六、 明確提升煤質情況。技術關鍵：摸清提升機軟件水平、提升方向、裝載重量、實際工作電流、煤質的粘性和含水量及所要達到的監(jiān)測監(jiān)控效果。1.5采用的研究、實驗方法和技術路線工藝流程本課題研究采用現場觀測和理論相結合的研究方法。現場觀測主要是在主井提升機房及井底裝載站，觀測提升機提升煤質情況，提升機實際提升電流，提升機提升方向。在對觀測數據分析研究的基礎上，明確本次箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控程序的研究與開發(fā)的目的及要達到的效果。分析提升機工作狀態(tài)及箕斗卸載情況，確定監(jiān)測監(jiān)控技術工作參數。闡明箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控與原設計控制程序之間的關系，并對其作出定性、定量分析。2 箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控控制程序原理一、系統(tǒng)概述新驛煤礦主井絞車電控是采用德國西門子全數字直流調速電控系統(tǒng)，總體技術達到國際先進水平，該系統(tǒng)分為驅動、控制、上位監(jiān)視、裝卸載控制、井筒信號、行程與速度監(jiān)測等部分。廣泛應用于各種直流傳動場合，具有配置優(yōu)化、結構緊湊、各個單元容易拆裝、維護簡單易行等特點，其中用于調速直流電機電樞和勵磁供電的可控硅和微處理器系統(tǒng)引進西門子產品。該系統(tǒng)采用兩套西門子S7-400系列的PLC，其中一套PLC主要功能是執(zhí)行操作程序，并實現各種故障保護及閉鎖。主井部分氣象條件:本地區(qū)為溫帶濕潤季風區(qū)，屬大陸性氣候，四季分明。年降雨量：平均656.39mm 最大1186mm年蒸發(fā)量：平均1765.60mm最大風速：2.3m/s年平均氣溫：13.6日氣溫：最高41.6 最低-19.4冰凍期:從12月到次年3月最大積雪厚度：0.15m工作條件：礦井服務年限：71.6a井筒直徑5.0井筒性質：回風井筒淋水量：10m/h井筒淋水水質：PH=6.5低沼氣有煤爆炸危險的礦井提升機運行時的噪音：80分貝設計依據：井口標高 +49.8井底裝載點水平：-442.2m井上卸載點標高：+64.3m提升容器：采用一對8T多繩箕斗 總重：13000kg(包括首、尾繩、懸掛裝置及加配后重量)設計參數提升高度：506.5m提升速度:正常最大提升速度8.792m/s 驗繩、換繩速度0.3m/s爬繩速度: 0.5m/s加速度: 0.75m/s減速度: 1m/s過卷高度與過放距離：10m提升鋼絲繩根數：4尾繩根數: 2鋼絲繩直徑：28mm提升機：型號：JKMD2.8X4(III)E 摩擦輪直徑：2800mm 天輪直徑： 2800mm 鋼絲繩最大靜張力：328.3KN 鋼絲繩最大靜張力差：93.1KN 繩槽間距：300mm 襯墊摩擦系數：2Mpa變位重量：10200kg鋼絲繩仰角：提升系統(tǒng)見附圖提升速度圖、力圖、按實際現場要求設計提升機主電機技術數據：電動機采用他激電流低速懸臂直聯電動機，電動機按F級絕緣設計，使用溫升符合絕緣要求，強迫式通風冷卻。主要技術參數：功率：1120KW轉速: 60r/min電樞電壓：750v勵磁方式：他勵勵磁電壓：220v/110v（勵磁反向時間：0.8s）冷卻方式：強迫風冷電機的定子繞組中埋置鉑電阻測溫元件PT100共四個點，兩點在勵磁繞組，兩點在換相繞組。電控系統(tǒng)介紹：采用TS3A電控系統(tǒng)，有自動、手動、檢查、緊急等操作方式。完全滿足主井提升工藝的需要。1、 主回路方案主回路采用電樞換向（電樞可逆），磁場電流單向（磁場恒定）的方式；為減少電網的無功沖擊和三次諧波的干擾，兩臺電樞干式變壓器的接線方式分別采用/Y-11和/-0。變壓器選用金曼克公司1000KVA的干變。根據電機的額定電壓和額定電流參數，直流電機的電樞回路配置成兩組三相全控整流橋12脈動供電。對于采用SIMOREG 6RA70整流裝置驅動，采用并聯方式驅動，現將驅動方式介紹如下：項目并聯驅動方式諧波問題12脈動供電，主要含11諧波切換性能簡單操作即可切換，不需要重新優(yōu)化速度環(huán)。系統(tǒng)容量對于8噸提升負載，同樣采用兩臺裝置驅動，容量可達3000A單裝置驅動能力單裝置驅動裝置可以全載全速運行，能充分發(fā)揮裝置的驅動能力控制方面主從明確，通過通訊便于控制電流環(huán)無功沖擊大2、全數字調節(jié)部分 全數字調節(jié)部分采用：西門子的SIMOREG全數字直流調速裝置（6RA70系列）。SIMOREG 6RA70系列整流裝置為三相交流電源直接供電的全數字控制裝置，其結構緊湊，用于可調直流電機電樞和勵磁供電，該裝置所有的控制、調節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由雙微處理器來實現?？蛇x擇給定值和反饋值為數字量或模擬量。裝置內有調節(jié)板和用于擴展、通訊接口的附加板，可控硅為整套進口元器件。全數字調節(jié)部分主要功能：a) 完成電樞回路的調節(jié)功能，如：設定轉速給定源；l 自由選擇轉速實際值信號；l 速度自動調節(jié)；l 電樞電流自動調節(jié)；l 斜坡函數發(fā)生器；l 轉距限幅；l 電流限幅；l 預控限幅；l 觸發(fā)裝置。b) 完成勵磁回路的調節(jié)功能，如：l 反電動勢調節(jié)；l 勵磁電流調節(jié)器；l 觸發(fā)裝置。c) 實現電樞回路和磁場路的各種監(jiān)控與診斷，如:l 運行數據的顯示；l 掃描功能；l 故障信號；l 警告；l 緊急安全斷電；l 電機溫度監(jiān)控；l 電機通風機的冷風流量監(jiān)控。3、PLC控制保護部分及網絡組成 采用二套西門子s7400系列的PLC，其中一套PLC主要功能是執(zhí)行操作程序，并實現各種故障保護及閉鎖。來自系統(tǒng)各部分的信號經過隔離直接引入到PLC中，PLC將其處理后分為操作、控制、現實、制動、故障和報警，送監(jiān)控器顯示故障類型并控制聲光報警系統(tǒng)報警并施閘。系統(tǒng)的安全回路由三套，一套由主控PLC構成，一套由監(jiān)控PLC構成，另一套為繼電器直動回路。系統(tǒng)的主要保護有：l 過卷l 等速段超速l 減速段超速l 全程過速l 同步超限l 裝卸載故障l 緊停l 編碼器故障l 電機超溫保護l 主回路1和主回路2故障l 高壓柜故障跳閘l 變壓器故障跳閘l 快開跳閘l 緊急停車l 勵磁故障l 操作程序故障l 閘盤偏擺和磨損l 液壓系統(tǒng)故障l 低壓電源系統(tǒng)故障l 風機輔助系統(tǒng)故障l 計算機系統(tǒng)故障l 鋼絲繩打滑故障l 尾繩故障l 驅動失敗另一套PLC把一個軸編碼器和井筒開關配合完成行程監(jiān)控。這種以軟件處理為主的行程跟蹤方法在靈活性、可靠性及精度等方面都很高，系統(tǒng)定位精度20mm，因打滑及鋼絲繩伸長等行程誤差，可通過井筒同步開關加以校正。PLC還將部分操作信號，軸編碼器信號、部分保護信號以及設定的一些行程參數結合起來進行邏輯運算處理，自動產生提升機所需的速度信號。為了減少起動、制動過程中的機械沖擊，提高提升機控制精度，速度給定信號的加速、減速段為“S”型曲線，減速段行程通過PLC實際運算來調節(jié)減速度以保證其為一個固定值，從而保證了停車點不變和停車點的精度。整個網絡有主控S7400PLC、監(jiān)控S7-400PLC、工控機三個主站采用PROFIBUS總線構成上級網絡。其中主控S7-400PLC含有兩個ET200M分站和三個SIMOREG DP分站；采用PROFIBUSDP 總線構成下級網絡。4、操作臺采用操作方便得分體式結構，有左操作臺、右操作臺和中間操作指示臺三部分構成。操作臺上控制部分有：手柄類：西門子主令手柄、西門子制動手柄；按鈕類：高壓送、斷點按鈕，直流送、斷電按鈕，輔助送、斷電按鈕，安全復位按鈕，報警取消按鈕，試驗按鈕、緊停按鈕還有適當的備用按鈕等；選擇開關：提升機運行模式選擇，過卷旁路選擇，檢查方式選擇，過卷試驗選擇，裝載許可選擇、主電機風機選擇、變流器切換選擇。指示燈類：手動、自動、檢查、緊急停車、風機開、高壓通、直流通、輔助通、提升機準備運行、方向燈、同步信號、警告（閃爍）、安全回路、旁路保護、A斗到位、B斗到位、A斗過卷、B斗過卷、緊停、變流跳、勵磁故障、裝卸載故障、計算機故障、編碼器故障、電源故障、欠勵磁等。可以一目了然的看到提升機當前的運行狀態(tài)。顯示儀表：中間指示臺，有深度指示器（模擬顯示和數碼顯示），重要啟動、閉鎖信號和方向信號指示燈以及運行參數（如：制動油壓表、電樞電流表、勵磁電流表、可調閘電流表、速度表）?？梢跃_的顯示提升機的運行參數。數碼深度顯示器精確到厘米。操作臺上放置上位機監(jiān)視器、CPU采用PIV，內存256M，60G硬盤，21CRT，上位系統(tǒng)WINDOW2000操作系統(tǒng)。司機可操作操作臺上的開關及按鈕來控制提升機運行，并通過指示燈和顯示儀表以及監(jiān)視器及時了解提升機的運行狀態(tài)及運行參數，索要顯示均為中文，打印機用于記錄所有的故障信號及生產報表等。上位機監(jiān)視器可實現人機對話，能顯示高壓配送電回路、低壓配送電回路、提升機系統(tǒng)、液壓制動系統(tǒng)、裝卸載系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、運行曲線、生產報表和故障信息等畫面，反映提升機所有的運行參數和運行狀態(tài)以及故障類型和故障發(fā)生時間，監(jiān)視器能使司機對提升機的運行狀態(tài)一目了然，若發(fā)生故障，司機能及時從監(jiān)控器上了解故障類型及位置，能及時通知維修人員排除故障，從而縮短排除故障時間，提高勞動生產率。5、其它部分其它還有國產高壓配電，雙路進線的低壓配電，選用西門子的短路器、繼電器、裝卸載部分的控制選用國內成套系統(tǒng)，必須有卸載接口。二、研究應用理由箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控程序研究應用理由：根據新驛煤礦目前提升狀況，主井箕斗提升煤炭含水量較大，且煤質較粘，造成主井箕斗在井口卸載后仍有部分存煤，有時還會出現煤炭不卸載現象，直接給主井提升系統(tǒng)的安全運行造成威脅，并造成：多次箕斗重復裝煤、提升機高壓電氣開關柜過流跳閘、電動機超額定電流運行；多次重箕斗下放，對箕斗、罐道、天輪、鋼絲繩、制動裝置等設施不同程度的造成危害。特別是礦井試運轉期間，有一次由于箕斗未卸空造成箕斗二次裝煤，在提升過程中提升機過流跳車，造成提升機倒滑，差一點造成重大提升事故。為此，礦領導特別重視，專門成立科技攻關小組，組織專業(yè)技術人員對主井提升機控制程序進行研究，決定在原設計沒有監(jiān)控箕斗卸載狀態(tài)的基礎上研究編制箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控程序 并投入應用。三、特點：a、本控制程序是在原控制程序的基礎上添加的，與先前設置的控制程序共同運行，互不干涉，是一套獨立的控制程序；b、本控制程序功能塊帶有輸出故障顯示功能，聲、光報警功能；c、數字化設計，高可靠性的功能模塊，保證了系統(tǒng)的可靠性和控制精度；d、采用工業(yè)總線方式構成系統(tǒng)網絡，便于同其他網絡連接。四、技術報告錯誤！未找到引用源。 系統(tǒng)配置a、硬件：箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控程序是在原控制程序的基礎上添加的控制程序，整個網絡有主控S7-400PLC、監(jiān)控S7-400PLC、工控機三個主站，采用PROFIBUS總線構成上級網絡。b、軟件箕斗未卸空監(jiān)控程序是在德國西門子s7-400可編程控制器的基礎上編制的，利用原設計配置s7-400中的備用模塊點數，在SIEMENS/STEP7軟件平臺上研究開發(fā)的一種適合于主井提升機運行安全的保護程序，該程序的研究開發(fā)及使用，實現了主井提升箕斗未卸空給系統(tǒng)造成的不安全隱患，提高了系統(tǒng)的安全性、可靠性；提高了該程序應用平臺。錯誤！未找到引用源。、程序介紹及主要原理（原理圖見附圖）：a、程序介紹 該程序只在“自動、手動運行方式”下運行；箕斗未卸空控制程序中各類條件劃分是建立在主井原設計及目前提升狀況基礎上的。北箕斗為“A”斗，提升行程顯示為正值，提升信號為“2點”；南箕斗為“B”斗，提升行程顯示為負值，提升信號為“3點”；箕斗提升重量按8.20噸計算，A箕斗正常提升時電流為1100A；B箕斗正常提升時電流為960A,噸煤電流約為120A；下放箕斗內存有約1.5噸重物時便報警；箕斗提升行程為：“A”箕斗提升時在-506.5米至0米之間運行；“B”箕斗提升時在0米至-506.5米之間運行。整個程序共設置A、B、C、D、4個行程功能塊；E、F、2個電流功能塊，北箕斗提升信號和南箕斗提升信號模塊輸出點各一個，時間功能塊G一塊；MD200為實際行程輸入點，MD478為提升實際電流輸入點；A塊中IN2的設置行程為2.0米；B塊中IN2的設置行程為5.0米；C塊中IN2的設置行程為-501.5米；D塊中的設置行程為-504.5米；E塊中的設置電流為800A；F塊中的設置電流為-850A；G塊中的設置時間為1s；M85.3為“A”箕斗提升信號觸點；M85.2為“B”箕斗提升信號觸點； M67.0為“A”箕斗裝載信號觸點；M67.1為“B”箕斗裝載信號觸點；“ISA-3”為自動運行方式觸點。b、原理當提升“A”箕斗時，提升信號“2點”發(fā)出，M85.3觸點閉合，“A”箕斗裝載信號觸點M67.0閉合，“ISA-3”自動運行方式觸點閉合，提升機開始提升“A”箕斗，行程功能C塊和D塊中的MD200輸入口、電流功能塊MD478輸入口便開始輸入提升機實際運行行程和電流，當提升機運行行程到達D塊中IN2設置的-504.5米處時，行程功能塊C塊、D塊便開始進行行程比較，電流功能塊F塊也同時對提升重物所需電流進行比較，時間功能塊G塊計時開始；當提升機運行到C塊中IN2設置的-501.5米位置時，此程序停止功能比較。原理：當提升機運行行程在-504.5米至-501.5米范圍內時，若電流功能塊MD478處的實際提升電流小于IN2處的設置電流值-850A，且時間超過1s時，M（30.4）點動作輸出，使S7-400功能模塊輸出報警信號，同時重物下放警燈閃爍，提醒提升機司機“B”箕斗有1.5噸存煤且在下放運行狀態(tài)”，便于提升機司機及時采取正確措施處理存煤。當提升“B”箕斗時，提升信號“3”點發(fā)出，M85.2觸點閉合，“B”箕斗裝載信號觸點M67.1閉合，“ISA-3”自動運行方式觸點閉合，提升機開始提升“B”，行程功能A塊、B塊中的MD200輸入口、電流功能塊MD478輸入口便開始輸入提升機實際運行行程和電流，當提升機運行到達2.0米處時，行程功能塊A塊和B塊便開始進行行程比較，電流功能塊E塊也同時對提升重物所需電流進行比較，時間功能塊計時開始；當提升機運行到達5.0米位置時，此程序停止功能比較。當提升機運行在2.0米至5.0米范圍內時，若電流功能塊MD478處的實際提升電流小于IN2處的設置電流值800A，且時間超過1s時，M（30.4）點動作輸出，使S7-400功能模塊輸出報警信號，同時重物下放警燈閃爍，提醒提升機司機“A箕斗有1.5噸存煤且在下放運行狀態(tài)”，便于提升機司機采取正確措施處理存煤。4 總結箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控程序研究與應用，在新驛煤礦主井提升機系統(tǒng)中運行以來，運行良好、可靠；減少了故障率，方便了操作，多次避免了箕斗重復裝煤、提升機高壓電氣開關柜過流跳閘、電動機超額定電流運行、多次箕斗未卸空等不安全狀態(tài)。保證了主井提升機安全運行。箕斗卸載監(jiān)測監(jiān)控