李顯軍 葉坤茂
摘 要:隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展PLC技術(shù)得到很大的發(fā)展,PLC在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中得到越來越多的應(yīng)用,傳統(tǒng)低壓電氣控制系統(tǒng)中連鎖的實現(xiàn)需要依靠硬件接線才能實現(xiàn),在PLC控制系統(tǒng)能輕松的實現(xiàn)設(shè)備之間的連鎖,文章結(jié)合具體膠帶群控制系統(tǒng)說明連鎖實現(xiàn)的設(shè)計及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:PLC;膠帶機;控制;連鎖
中圖分類號:TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2016)08-0009-01
采規(guī)模的不斷增長,礦石運輸方式也經(jīng)歷了人拖馬拉、汽車運輸、電機車運輸,膠帶運輸?shù)榷喾N運輸方式。膠帶運輸系統(tǒng)由多條膠帶接力運輸,構(gòu)成統(tǒng)一的運輸系統(tǒng),任何一條膠帶出現(xiàn)故障都會影響系統(tǒng)開機,其控制系統(tǒng)需要良好的穩(wěn)定性和可靠性。
1 PLC介紹
早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmab
ble Logic Controller,PLC),它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆,所以將可編程序控制器簡稱PLC。
當(dāng)PLC投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。
PLC具有以下鮮明的特點:①功能完善,組合靈活,擴(kuò)展方便,實用性強;②使用方便,編程簡單,采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言,而無需計算機知識,因此系統(tǒng)開發(fā)周期短,現(xiàn)場調(diào)試容易;③安裝簡單,容易維修。PLC可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行,只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接,寫入程序即可運行;④抗干擾能力和可靠性能力都強,遠(yuǎn)高于其他各種機型;⑤環(huán)境要求低;⑥易學(xué)易用。
2 膠帶運輸電氣控制系統(tǒng)
2.1 起動方式
根據(jù)不同長度和不同角度的膠帶機采取不同啟動方式,一方面滿足啟動要求,另一方面保證可靠運行。
2.1.1 直接啟動
直接啟動就是常說的啟停??刂苹芈?,采用斷路器、接觸器、熱繼電器等低壓元器件作為設(shè)備啟動的控制器,一般應(yīng)用在膠帶機長度在100 m左右且平直段電機功率在45 kW及以下的膠帶機上。該啟動方式最為常見、使用范圍較大,在膠帶機和其他小型設(shè)備的啟動控制上應(yīng)用已經(jīng)十分成熟了。
2.1.2 軟啟動
軟起動器(軟啟動器)是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機控制裝置,國外稱為Soft Starter。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器,將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時,晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電動機逐漸加速,直到晶閘管全導(dǎo)通,電動機工作在額定電壓的機械特性上,實現(xiàn)平滑啟動,降低啟動電流,避免啟動過流跳閘。待電機達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時,啟動過程結(jié)束,軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管,為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額 定電壓,以降低晶閘管的熱損耗,延長軟啟動器的使用壽命,提高其工作效率,又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能,軟停車與軟啟動過程相反,電壓逐漸降低,轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零,避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。軟啟動器啟動主要應(yīng)用于電機功率大于45 kW,小于200 kW的較長膠帶。
2.1.3 變頻器啟動
變頻器啟動是比軟啟動器啟動模式,啟動性能更好的方式。尤其是應(yīng)用在膠帶機角度較大,距離較長,電機功率在200 kW及以上的膠帶機上。在實際應(yīng)用中一般采用ABB ACS800交流變流器作為啟動器,它具有良好的啟動性能,尤其是在重載情況下,直接轉(zhuǎn)矩模式能夠提供超過的輸出轉(zhuǎn)矩滿足重載啟動要求。
2.2 保護(hù)裝置
膠帶的保護(hù)包含跑偏保護(hù)、緊急停機保護(hù)、縱向撕裂保護(hù)、打滑保護(hù)等。30 m以下短距離膠帶機在機頭、機尾分別設(shè)置一對跑偏開關(guān);30 m以上水平膠帶機在機頭、機尾分別設(shè)置2對跑偏開關(guān),沿膠帶機每隔30 m安裝拉繩開關(guān)并配合拉繩線實現(xiàn)緊急停機功能;斜井主膠帶運輸機出采用跑偏、拉繩保護(hù)意外,還需要利用撕裂保護(hù)裝置和打滑保護(hù)裝置實現(xiàn)撕裂保護(hù)和打滑保護(hù)。
3 傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)連鎖的實現(xiàn)
傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)連鎖功能的實現(xiàn),要依靠硬件接線從前級設(shè)備接觸器KM上取得常開信號串接與本級設(shè)備的啟動回路,將本級接觸器KM1的常開信號串接與后級設(shè)備的啟動回路。實現(xiàn)開機時,上級設(shè)備不開機,本級設(shè)備不能開機,本級設(shè)備不開機,下級設(shè)備不能開機;運行時,一旦上機設(shè)備停機,本級設(shè)備、下級設(shè)備均停機,本級設(shè)備停機,下級設(shè)備停機的連鎖功能。
4 基于PLC實現(xiàn)的膠帶控制系統(tǒng)
4.1 控制系統(tǒng)的構(gòu)建
PLC作為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)常用的控制器,在膠帶運輸系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制功能的實現(xiàn)中扮演了重要角色。將所有必須的遠(yuǎn)程控制信號SA,膠帶運行信號KM,膠帶故障信號KH,膠帶機頭跑偏信號PB1,膠帶機尾跑偏信號PB2,膠帶緊急停車信號YTC,膠帶主電源合閘信號QF,膠帶控制電源合閘信號QF1,作為輸入信號接入控制器輸入模塊。將設(shè)備遠(yuǎn)程啟動信號OUT,從控制器輸出模塊對應(yīng)的輸出繼電器的常開出點接到低壓控制回路遠(yuǎn)程啟動回路上,實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。在遠(yuǎn)控控制的程序中可以通過讀取對應(yīng)的運行信號KM,實現(xiàn)設(shè)備在遠(yuǎn)程模式下的連鎖功能。
4.2 PLC控制系統(tǒng)連鎖的實現(xiàn)
上述連鎖功能只有在所有設(shè)備都處于遠(yuǎn)程模式才能實現(xiàn)設(shè)備間的連鎖。PLC實現(xiàn)的連鎖功能在控制程序的停機回路上并接一個用于手動停機的輸出OUT1與SA常閉點的串聯(lián)塊。同時,在連鎖停機設(shè)備前串接連鎖投入常開點,即可實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備間真正的連鎖。
4.3 控制系統(tǒng)的特點
①系統(tǒng)投入成本低。只需增加1個中間繼電器和1個PLC輸出點即可實現(xiàn)設(shè)備本地模式的連鎖。尤其是在多條膠帶、構(gòu)成的膠帶群在由不同控制器實現(xiàn)自動控制時,配電室之間的距離一般在1 000 m左右,要實現(xiàn)手動連鎖需要的控制電纜就達(dá) 1 000 m以上。
②系統(tǒng)更靈活。 連鎖一旦投入,無論本地模式還是遠(yuǎn)程模式均能實現(xiàn)設(shè)備之間的連鎖,一旦連鎖退出,無論本地遠(yuǎn)程均能自由開機。一切都能在已經(jīng)形成的控制系統(tǒng)上位實現(xiàn),傳統(tǒng)硬件接線實現(xiàn)連鎖后要單獨開機,需要到現(xiàn)場拆除硬件接線或強行驅(qū)動前端接觸器才能實現(xiàn)。
③系統(tǒng)更可靠。 用于連鎖的運行信號與顯示后端設(shè)備的運行信號為同一輸入點,避免了接觸器輔助觸點損害造成連鎖失效。
5 結(jié) 語
基于PLC實現(xiàn)的膠帶運輸控制系統(tǒng)在開磷集團(tuán)馬路坪礦、青菜沖礦、用沙壩礦、沙壩土礦已經(jīng)實施了31套PLC,31個變配電硐室共計近100跳膠帶機。其中最大的控制點用沙壩920控制室最多時共涉及55條膠帶機,通過采用分段連鎖和手動連鎖功能實現(xiàn)膠帶安全穩(wěn)定運輸3 a,實現(xiàn)礦石、廢石運輸累計320萬t。
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