王邵卿

(中天合創(chuàng)門克慶煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

ABB提升機(jī)液壓站電控系統(tǒng)工作原理

王邵卿

(中天合創(chuàng)門克慶煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

ABB提升機(jī)液壓站電控系統(tǒng)由軟件和硬件組成。電控系統(tǒng)運(yùn)行邏輯和各保護(hù)功能通過簡易的PLC程序和友好的人機(jī)界面展示給維護(hù)技術(shù)人員，掌握并應(yīng)用其工作原理是現(xiàn)場技術(shù)人員所必備的專業(yè)技能知識。

閘控系統(tǒng)；工作原理；監(jiān)測監(jiān)控

1 概述

中天合創(chuàng)門克慶煤礦主立井提升系統(tǒng)采用兩套ABB型號為JKM-5×6的提升機(jī)，并配備兩套四臺ABB液壓站。其液壓站采用集成電液控制，電控系統(tǒng)由ABB全新的AC800M型PLC對提升機(jī)制動工藝流程進(jìn)行實時監(jiān)測與控制，液壓系統(tǒng)由集成閥體對各制動器進(jìn)行敞閘與施閘命令的執(zhí)行。ABB提升機(jī)液壓站電控系統(tǒng)和液壓液壓系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用完全符合我國《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)要求，并經(jīng)過長期實踐與應(yīng)用，技術(shù)不斷的革新升級，完全滿足了現(xiàn)代化礦井提升系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行要求。

2 電控系統(tǒng)的組成及工作情況

ABB提升機(jī)液壓站電控系統(tǒng)是基于AC800M型PLC,通過采集外部變量以及設(shè)定程序來控制輸出，以實現(xiàn)提升機(jī)在各種工況下的正常安全運(yùn)行，其由軟件和硬件兩部分組成。

2.1 軟件部分

ABB提升機(jī)液壓站電控系統(tǒng)軟件采用Compact Control Builder進(jìn)行編程控制，是電控系統(tǒng)的核心、大腦。Compact Control Builder是基于Windows操作系統(tǒng)下的控制軟件，其具有功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、指令列表(IL)、梯形圖(LD)和順序功能圖(SFC)等五種不同的編程語言。利用Compact Control Builder軟件的樹狀結(jié)構(gòu)特點對液壓站電控系統(tǒng)工程項目進(jìn)行創(chuàng)建、編程和數(shù)據(jù)庫的調(diào)用，可使編程人員以及維護(hù)人員更清晰的了解整個工程項目。

2.2 硬件部分

ABB提升機(jī)液壓站電控系統(tǒng)硬件主要由AC800M控制器，模擬量輸入輸出模塊AI810、AI820和AO820，開關(guān)量輸入輸出模塊DI810、DO810、DO820，光纖通訊模塊TB820V2，BCC閘卡，測速發(fā)電機(jī)，電源模塊，絕緣、電壓檢測裝置，斷路器，接觸器，230VAC和24VDC繼電器以及其他電器元件組成。

（1）AC800M控制器通過Compact Control Builder軟件對工程項目進(jìn)行硬件組態(tài)、編程，并采用Module bus和Ethernet兩種不同的通訊方式對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程控制。Module bus連接本地I/O站，并采用TB820V2光纖通訊模塊對本地I/O站進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足現(xiàn)場所需的I/O點數(shù)，Ethernet通訊方式與外部設(shè)備Panel 832進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（2）AI820（AI1）采集0～10V閘控手柄給定值和±10V提升機(jī)速度及電機(jī)電流值，AI820（AI8）采集0～20m/s的0～10V測速發(fā)電機(jī)電壓，六組AI810（AI2、AI3、AI4、AI5、AI9、AI10）模塊采集4～20mA范圍為0～5mm的閘間隙，另一組AI810(AI6)采集4～20mA、范圍為0～100℃和0～25MPa兩臺液壓站的油溫和油壓，A0820（AO7）輸出0～10V直流電壓控制V37比例電磁閥的油壓。

（3）五組DI810模塊檢查AC400V、AC230V和DC24V斷路器和繼電器是否在正常工作狀態(tài)，同時也檢查電磁閥、油溫、油位是否正常，執(zhí)行輸入操作臺對液壓站的選擇控制、測試和故障復(fù)位等功能，DO810和DO820根據(jù)系統(tǒng)中模擬量和開關(guān)量的輸入執(zhí)行油泵的啟動、電磁閥的動作、系統(tǒng)報警和故障命令等。

（4）AC230V/DC24V電源模塊為AC800M控制器及I/O站點和檢測回路提供穩(wěn)壓電源，并設(shè)計了AC230V欠電壓保護(hù)和DC24V接地保護(hù)，同時裝配了兩組四塊DC24V蓄電池，保證了在系統(tǒng)突發(fā)斷電情況下仍然可以為BCC閘卡提供后備電源，工作電源和備用電源為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。

（5）兩塊BCC閘卡根據(jù)測速發(fā)電機(jī)輸入的±10V電壓及軟件命令分別執(zhí)行對兩臺液壓站進(jìn)行檢測與控制，且兩塊BCC閘卡單獨工作互為監(jiān)視。

（6）重力下放電源柜包含了充電單元和DC110V電池組及其他附屬組件，保證系統(tǒng)在斷電情況下可以手動操作將提升機(jī)放至水平操作位置。

3 電控系統(tǒng)工作原理

ABB提升機(jī)液壓站有手動和自動兩種工作方式，通過操作臺選擇開關(guān)對DI810模塊輸入相應(yīng)的閘控模式。自動模式下只需操作主令手柄，液壓站根據(jù)提升機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行敞閘和施閘工作；手動模式下當(dāng)液壓站得到主令手柄給的敞閘信號后根據(jù)制動手柄輸入的模擬量控制敞閘和施閘的壓力。當(dāng)提升系統(tǒng)安全回路出現(xiàn)故障后，液壓站不論是在手動或是自動模式下都將被切斷，直接切入閘控設(shè)定的程序進(jìn)行安全制動。

3.1 工作制動

工作制動主要由AC800M控制器和BCC閘卡共同控制實現(xiàn)正常的敞閘和施閘工作。

提升機(jī)主控系統(tǒng)開始執(zhí)行運(yùn)行命令，并且傳動達(dá)到預(yù)置力矩，主控AC800M將運(yùn)行命令通過Module bus通訊方式傳遞給閘系統(tǒng)AC800M控制器，延遲1s后閘控AC800M控制器輸出數(shù)字量敞閘信號使V32閥得電。在V32閥得電2ms后V37閥得電，BCC閘卡將輸入的±10V電壓模擬量信號轉(zhuǎn)換成三級電流信號輸出控制V37比例閥，使油壓逐步升到8.5MPa，100ms后BCC閘卡再次增加給定電流使V37閥油壓升至11.5MPa，提升機(jī)開始以0.5m/s2的加速度開始爬行，當(dāng)測速發(fā)電機(jī)和主編碼器檢測到速度達(dá)到1m/s時，V16閥得電使油壓升至全敞閘壓力14.5MPa。

當(dāng)提升機(jī)自動運(yùn)行至1m/s且開始進(jìn)入低爬運(yùn)行階段V16閥失電。閘控系統(tǒng)保持V37閥二次得電壓力11.5MPa貼閘運(yùn)行至停車位，此時敞閘開關(guān)量敞閘指令消失，V37延遲300ms后二次給定，使油壓降至8.5MPa數(shù)字量敞閘指令消失，延時1s后V132后備閥失電，油壓經(jīng)過V132閥開始卸荷當(dāng)壓力降至4.5MPa時模擬量給定油壓指令消失，此時V32閥失電，油壓經(jīng)過V32閥全部卸荷，如圖1所示。

3.2 安全制動

安全制動是當(dāng)提升機(jī)在運(yùn)行過程中主控、閘控或傳動等系統(tǒng)硬件或軟件安全回路出現(xiàn)故障后，安全回路斷開而實施的電氣安全減速。

提升機(jī)所有系統(tǒng)的硬件安全繼電器或軟件安全回路都在串聯(lián)方式下工作，各單一系統(tǒng)出現(xiàn)故障都將引發(fā)閘控安全回路的跳閘。當(dāng)系統(tǒng)安全回路跳閘后，液壓站油泵和各閥將失電，AC800M控制器退出控制，閘控系統(tǒng)自動切入到安全制動狀態(tài)，BCC閘卡有兩組后備電池給V37和V132閥供電，使系統(tǒng)油壓保持在V37閥第二次得電壓力8.5MPa的最小貼閘制動力開始運(yùn)行。BCC閘卡實時檢測0～10V測速發(fā)電機(jī)電壓，來控制V37閥的給定電流，使機(jī)提升機(jī)以1.5m/s2的減速開始制動，當(dāng)油壓降至4.5MPa且速度小于1m/s時V132閥失電，油壓經(jīng)過V9和V132卸回油箱，完成安全制動。

圖1 工作制動油壓時序圖

4 監(jiān)測監(jiān)控

閘控系統(tǒng)通過I/O模塊實時采集外部變量并通過AC800M控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將分析數(shù)據(jù)通過Ethernet通訊方式傳遞給Panel 832，將閘間隙、油溫、油壓、油位、液壓閥、斷路器及開關(guān)和AC800M的運(yùn)行狀態(tài)直觀的顯示在畫面上。

在提升系統(tǒng)安全回路閉合的狀態(tài)下各I/O數(shù)據(jù)在Panel 832上均顯示在正常狀態(tài)。當(dāng)提升機(jī)執(zhí)行運(yùn)行命令時，工作制動命令的執(zhí)行由主控給的數(shù)字量工作信號和閘手柄給的模擬量信號同時輸入，否則提升機(jī)將斷開安全回路，無法開始執(zhí)行敞閘命令。各閥的工作狀態(tài)按照AC800M程序和BCC閘卡設(shè)定的值開始輸出壓力，在各階段如有過壓或欠壓情況，軟件安全回路將被切斷，閘控系統(tǒng)進(jìn)入安全制動。工作或停止?fàn)顟B(tài)對閘間隙進(jìn)行實時監(jiān)測，檢查閘的工作狀態(tài)在敞閘位還是施閘位，當(dāng)閘間隙大于或小于AC800M設(shè)定值，軟件安全回路將被切斷，閘控系統(tǒng)將進(jìn)入安全制動。當(dāng)閘控系統(tǒng)各斷路器、開關(guān)等硬件出現(xiàn)故障后，閘控系統(tǒng)硬件安全回路將被切斷，提升機(jī)無法正常工作或是進(jìn)入安全制動狀態(tài)。

5 結(jié)語

ABB閘控系統(tǒng)采用AC800M控制器和BCC閘卡共同控制實現(xiàn)各工況下提升運(yùn)輸?shù)陌踩苿庸ぷ?，其硬件和軟件安全回路的設(shè)計及系統(tǒng)故障的輕重分類包含了提升運(yùn)輸中可能出現(xiàn)的各種情況，保證了提升機(jī)在高速運(yùn)行狀態(tài)下的安全可靠運(yùn)行。

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