箕斗卸载监测监控程序.doc

山东科技大学08届毕业论文箕斗卸载监测监控程序摘 要本文首先简单介绍了提升机箕斗未卸控监测监控控制技术国际国内的应用情况；介绍了箕斗未卸控监测监控的基本原理；我们现有的提升机箕斗未卸控监测监控控制方案及操作方法；设计出提升机箕斗未卸控监测监控系统并加以说明，总结空压机变频提升机箕斗未卸控监测监控控制改造后所取得的经济效益以及现有生产装置中的应用前景等。 关键字：箕斗，卸载监测监控，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箕斗卸载监测监控控制程序改造的必要性对主井提升机箕斗卸载状态监测监控进行了研究开发，目的是能人为地监测监控箕斗卸载状态，防止箕斗卸不空造成的重物下放、重复装载事故；从而保证主井提升机安全可靠的运行。1.2箕斗卸载监测监控控制程序的应用现状 主井提升机电控系统融合了进口的先进技术，在工艺控制上有了较大的突破，总体技术达到国际先进和国内领先水平，该系统分为驱动、控制、上位监视、装卸载控制、井通信号、行程与速度监测等部分。广泛应用于各种直流传动场合，特别使用于矿山、冶金行业大型设备电力传动系统，具有配置优化、结构紧凑、各个单元易拆装、维护简单等特点，与国内外同类产品相比，有着良好的性价比，其中用于数字提升机调速直流电机电枢和励磁供电的可控硅和微处理器系统引进西门子，现在全数字直流调速提升机已占了很大比例。同时根据各个煤矿煤质的不同，（主井）提升机箕斗未卸控监控监测的研究开发及应用显得越发重要，因此提升机箕斗未卸控监测监控的研究开发及应用已迫在眉睫，在这方面，虽然国内外都已有研究，但他们的研究成果受使用单位采用的提升机技术先进程度及装卸载监测监控的技术水平的限制，不能有效地监测监控主井提升机箕斗卸载状态。为使我矿主井提升机实现箕斗监测监空卸载状态，结合我矿实际，我们投入了大量的人力、物力和财力，对主井提升机箕斗卸载状态监测监控进行了研究开发，目的是能人为地监测监控箕斗卸载状态，防止箕斗卸不空造成的重物下放、重复装载事故；从而保证主井提升机安全可靠的运行。1.3箕斗卸载监测监控控制程序技术改造优点a、本控制程序是在原控制程序的基础上添加的，与先前设置的控制程序共同运行，互不干涉，是一套独立的控制程序；b、本控制程序功能块带有输出故障显示功能，声、光报警功能；c、数字化设计，高可靠性的功能模块，保证了系统的可靠性和控制精度；d、采用工业总线方式构成系统网络，便于同其他网络连接。箕斗卸载监测监控程序研究与应用，在新驿煤矿主井提升机系统中运行以来，运行良好、可靠；减少了故障率，方便了操作，多次避免了箕斗重复装煤、提升机高压电气开关柜过流跳闸、电动机超额定电流运行、多次箕斗未卸空等不安全状态。保证了主井提升机安全运行。箕斗卸载监测监控程序在提升煤炭含水量较大，煤质较粘，箕斗卸载困难的矿井提升系统中更能体现出它的功能和使用价值，具有推广价值。1.4本论文的主要工作一、 摸清提升机所提煤炭的粘性、含水量、卸载方式。二、 确定提升机箕斗装载重量。三、 确定提升机工作的实际电流。四、 确定提升机提升方向。五、 确定有关参数及模块功能、点数。六、 明确提升煤质情况。技术关键：摸清提升机软件水平、提升方向、装载重量、实际工作电流、煤质的粘性和含水量及所要达到的监测监控效果。1.5采用的研究、实验方法和技术路线工艺流程本课题研究采用现场观测和理论相结合的研究方法。现场观测主要是在主井提升机房及井底装载站，观测提升机提升煤质情况，提升机实际提升电流，提升机提升方向。在对观测数据分析研究的基础上，明确本次箕斗卸载监测监控程序的研究与开发的目的及要达到的效果。分析提升机工作状态及箕斗卸载情况，确定监测监控技术工作参数。阐明箕斗卸载监测监控与原设计控制程序之间的关系，并对其作出定性、定量分析。2 箕斗卸载监测监控控制程序原理一、系统概述新驿煤矿主井绞车电控是采用德国西门子全数字直流调速电控系统，总体技术达到国际先进水平，该系统分为驱动、控制、上位监视、装卸载控制、井筒信号、行程与速度监测等部分。广泛应用于各种直流传动场合，具有配置优化、结构紧凑、各个单元容易拆装、维护简单易行等特点，其中用于调速直流电机电枢和励磁供电的可控硅和微处理器系统引进西门子产品。该系统采用两套西门子S7-400系列的PLC，其中一套PLC主要功能是执行操作程序，并实现各种故障保护及闭锁。主井部分气象条件:本地区为温带湿润季风区，属大陆性气候，四季分明。年降雨量：平均656.39mm 最大1186mm年蒸发量：平均1765.60mm最大风速：2.3m/s年平均气温：13.6日气温：最高41.6 最低-19.4冰冻期:从12月到次年3月最大积雪厚度：0.15m工作条件：矿井服务年限：71.6a井筒直径5.0井筒性质：回风井筒淋水量：10m/h井筒淋水水质：PH=6.5低沼气有煤爆炸危险的矿井提升机运行时的噪音：80分贝设计依据：井口标高 +49.8井底装载点水平：-442.2m井上卸载点标高：+64.3m提升容器：采用一对8T多绳箕斗 总重：13000kg(包括首、尾绳、悬挂装置及加配后重量)设计参数提升高度：506.5m提升速度:正常最大提升速度8.792m/s 验绳、换绳速度0.3m/s爬绳速度: 0.5m/s加速度: 0.75m/s减速度: 1m/s过卷高度与过放距离：10m提升钢丝绳根数：4尾绳根数: 2钢丝绳直径：28mm提升机：型号：JKMD2.8X4(III)E 摩擦轮直径：2800mm 天轮直径： 2800mm 钢丝绳最大静张力：328.3KN 钢丝绳最大静张力差：93.1KN 绳槽间距：300mm 衬垫摩擦系数：2Mpa变位重量：10200kg钢丝绳仰角：提升系统见附图提升速度图、力图、按实际现场要求设计提升机主电机技术数据：电动机采用他激电流低速悬臂直联电动机，电动机按F级绝缘设计，使用温升符合绝缘要求，强迫式通风冷却。主要技术参数：功率：1120KW转速: 60r/min电枢电压：750v励磁方式：他励励磁电压：220v/110v（励磁反向时间：0.8s）冷却方式：强迫风冷电机的定子绕组中埋置铂电阻测温元件PT100共四个点，两点在励磁绕组，两点在换相绕组。电控系统介绍：采用TS3A电控系统，有自动、手动、检查、紧急等操作方式。完全满足主井提升工艺的需要。1、 主回路方案主回路采用电枢换向（电枢可逆），磁场电流单向（磁场恒定）的方式；为减少电网的无功冲击和三次谐波的干扰，两台电枢干式变压器的接线方式分别采用/Y-11和/-0。变压器选用金曼克公司1000KVA的干变。根据电机的额定电压和额定电流参数，直流电机的电枢回路配置成两组三相全控整流桥12脉动供电。对于采用SIMOREG 6RA70整流装置驱动，采用并联方式驱动，现将驱动方式介绍如下：项目并联驱动方式谐波问题12脉动供电，主要含11谐波切换性能简单操作即可切换，不需要重新优化速度环。系统容量对于8吨提升负载，同样采用两台装置驱动，容量可达3000A单装置驱动能力单装置驱动装置可以全载全速运行，能充分发挥装置的驱动能力控制方面主从明确，通过通讯便于控制电流环无功冲击大2、全数字调节部分 全数字调节部分采用：西门子的SIMOREG全数字直流调速装置（6RA70系列）。SIMOREG 6RA70系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结构紧凑，用于可调直流电机电枢和励磁供电，该装置所有的控制、调节、监视及附加功能都由双微处理器来实现。可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量。装置内有调节板和用于扩展、通讯接口的附加板，可控硅为整套进口元器件。全数字调节部分主要功能：a) 完成电枢回路的调节功能，如：设定转速给定源；l 自由选择转速实际值信号；l 速度自动调节；l 电枢电流自动调节；l 斜坡函数发生器；l 转距限幅；l 电流限幅；l 预控限幅；l 触发装置。b) 完成励磁回路的调节功能，如：l 反电动势调节；l 励磁电流调节器；l 触发装置。c) 实现电枢回路和磁场路的各种监控与诊断，如:l 运行数据的显示；l 扫描功能；l 故障信号；l 警告；l 紧急安全断电；l 电机温度监控；l 电机通风机的冷风流量监控。3、PLC控制保护部分及网络组成 采用二套西门子s7400系列的PLC，其中一套PLC主要功能是执行操作程序，并实现各种故障保护及闭锁。来自系统各部分的信号经过隔离直接引入到PLC中，PLC将其处理后分为操作、控制、现实、制动、故障和报警，送监控器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸。系统的安全回路由三套，一套由主控PLC构成，一套由监控PLC构成，另一套为继电器直动回路。系统的主要保护有：l 过卷l 等速段超速l 减速段超速l 全程过速l 同步超限l 装卸载故障l 紧停l 编码器故障l 电机超温保护l 主回路1和主回路2故障l 高压柜故障跳闸l 变压器故障跳闸l 快开跳闸l 紧急停车l 励磁故障l 操作程序故障l 闸盘偏摆和磨损l 液压系统故障l 低压电源系统故障l 风机辅助系统故障l 计算机系统故障l 钢丝绳打滑故障l 尾绳故障l 驱动失败另一套PLC把一个轴编码器和井筒开关配合完成行程监控。这种以软件处理为主的行程跟踪方法在灵活性、可靠性及精度等方面都很高，系统定位精度20mm，因打滑及钢丝绳伸长等行程误差，可通过井筒同步开关加以校正。PLC还将部分操作信号，轴编码器信号、部分保护信号以及设定的一些行程参数结合起来进行逻辑运算处理，自动产生提升机所需的速度信号。为了减少起动、制动过程中的机械冲击，提高提升机控制精度，速度给定信号的加速、减速段为“S”型曲线，减速段行程通过PLC实际运算来调节减速度以保证其为一个固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。整个网络有主控S7400PLC、监控S7-400PLC、工控机三个主站采用PROFIBUS总线构成上级网络。其中主控S7-400PLC含有两个ET200M分站和三个SIMOREG DP分站；采用PROFIBUSDP 总线构成下级网络。4、操作台采用操作方便得分体式结构，有左操作台、右操作台和中间操作指示台三部分构成。操作台上控制部分有：手柄类：西门子主令手柄、西门子制动手柄；按钮类：高压送、断点按钮，直流送、断电按钮，辅助送、断电按钮，安全复位按钮，报警取消按钮，试验按钮、紧停按钮还有适当的备用按钮等；选择开关：提升机运行模式选择，过卷旁路选择，检查方式选择，过卷试验选择，装载许可选择、主电机风机选择、变流器切换选择。指示灯类：手动、自动、检查、紧急停车、风机开、高压通、直流通、辅助通、提升机准备运行、方向灯、同步信号、警告（闪烁）、安全回路、旁路保护、A斗到位、B斗到位、A斗过卷、B斗过卷、紧停、变流跳、励磁故障、装卸载故障、计算机故障、编码器故障、电源故障、欠励磁等。可以一目了然的看到提升机当前的运行状态。显示仪表：中间指示台，有深度指示器（模拟显示和数码显示），重要启动、闭锁信号和方向信号指示灯以及运行参数（如：制动油压表、电枢电流表、励磁电流表、可调闸电流表、速度表）。可以精确的显示提升机的运行参数。数码深度显示器精确到厘米。操作台上放置上位机监视器、CPU采用PIV，内存256M，60G硬盘，21CRT，上位系统WINDOW2000操作系统。司机可操作操作台上的开关及按钮来控制提升机运行，并通过指示灯和显示仪表以及监视器及时了解提升机的运行状态及运行参数，索要显示均为中文，打印机用于记录所有的故障信号及生产报表等。上位机监视器可实现人机对话，能显示高压配送电回路、低压配送电回路、提升机系统、液压制动系统、装卸载系统、驱动系统、运行曲线、生产报表和故障信息等画面，反映提升机所有的运行参数和运行状态以及故障类型和故障发生时间，监视器能使司机对提升机的运行状态一目了然，若发生故障，司机能及时从监控器上了解故障类型及位置，能及时通知维修人员排除故障，从而缩短排除故障时间，提高劳动生产率。5、其它部分其它还有国产高压配电，双路进线的低压配电，选用西门子的短路器、继电器、装卸载部分的控制选用国内成套系统，必须有卸载接口。二、研究应用理由箕斗卸载监测监控程序研究应用理由：根据新驿煤矿目前提升状况，主井箕斗提升煤炭含水量较大，且煤质较粘，造成主井箕斗在井口卸载后仍有部分存煤，有时还会出现煤炭不卸载现象，直接给主井提升系统的安全运行造成威胁，并造成：多次箕斗重复装煤、提升机高压电气开关柜过流跳闸、电动机超额定电流运行；多次重箕斗下放，对箕斗、罐道、天轮、钢丝绳、制动装置等设施不同程度的造成危害。特别是矿井试运转期间，有一次由于箕斗未卸空造成箕斗二次装煤，在提升过程中提升机过流跳车，造成提升机倒滑，差一点造成重大提升事故。为此，矿领导特别重视，专门成立科技攻关小组，组织专业技术人员对主井提升机控制程序进行研究，决定在原设计没有监控箕斗卸载状态的基础上研究编制箕斗卸载监测监控程序 并投入应用。三、特点：a、本控制程序是在原控制程序的基础上添加的，与先前设置的控制程序共同运行，互不干涉，是一套独立的控制程序；b、本控制程序功能块带有输出故障显示功能，声、光报警功能；c、数字化设计，高可靠性的功能模块，保证了系统的可靠性和控制精度；d、采用工业总线方式构成系统网络，便于同其他网络连接。四、技术报告错误！未找到引用源。 系统配置a、硬件：箕斗卸载监测监控程序是在原控制程序的基础上添加的控制程序，整个网络有主控S7-400PLC、监控S7-400PLC、工控机三个主站，采用PROFIBUS总线构成上级网络。b、软件箕斗未卸空监控程序是在德国西门子s7-400可编程控制器的基础上编制的，利用原设计配置s7-400中的备用模块点数，在SIEMENS/STEP7软件平台上研究开发的一种适合于主井提升机运行安全的保护程序，该程序的研究开发及使用，实现了主井提升箕斗未卸空给系统造成的不安全隐患，提高了系统的安全性、可靠性；提高了该程序应用平台。错误！未找到引用源。、程序介绍及主要原理（原理图见附图）：a、程序介绍 该程序只在“自动、手动运行方式”下运行；箕斗未卸空控制程序中各类条件划分是建立在主井原设计及目前提升状况基础上的。北箕斗为“A”斗，提升行程显示为正值，提升信号为“2点”；南箕斗为“B”斗，提升行程显示为负值，提升信号为“3点”；箕斗提升重量按8.20吨计算，A箕斗正常提升时电流为1100A；B箕斗正常提升时电流为960A,吨煤电流约为120A；下放箕斗内存有约1.5吨重物时便报警；箕斗提升行程为：“A”箕斗提升时在-506.5米至0米之间运行；“B”箕斗提升时在0米至-506.5米之间运行。整个程序共设置A、B、C、D、4个行程功能块；E、F、2个电流功能块，北箕斗提升信号和南箕斗提升信号模块输出点各一个，时间功能块G一块；MD200为实际行程输入点，MD478为提升实际电流输入点；A块中IN2的设置行程为2.0米；B块中IN2的设置行程为5.0米；C块中IN2的设置行程为-501.5米；D块中的设置行程为-504.5米；E块中的设置电流为800A；F块中的设置电流为-850A；G块中的设置时间为1s；M85.3为“A”箕斗提升信号触点；M85.2为“B”箕斗提升信号触点； M67.0为“A”箕斗装载信号触点；M67.1为“B”箕斗装载信号触点；“ISA-3”为自动运行方式触点。b、原理当提升“A”箕斗时，提升信号“2点”发出，M85.3触点闭合，“A”箕斗装载信号触点M67.0闭合，“ISA-3”自动运行方式触点闭合，提升机开始提升“A”箕斗，行程功能C块和D块中的MD200输入口、电流功能块MD478输入口便开始输入提升机实际运行行程和电流，当提升机运行行程到达D块中IN2设置的-504.5米处时，行程功能块C块、D块便开始进行行程比较，电流功能块F块也同时对提升重物所需电流进行比较，时间功能块G块计时开始；当提升机运行到C块中IN2设置的-501.5米位置时，此程序停止功能比较。原理：当提升机运行行程在-504.5米至-501.5米范围内时，若电流功能块MD478处的实际提升电流小于IN2处的设置电流值-850A，且时间超过1s时，M（30.4）点动作输出，使S7-400功能模块输出报警信号，同时重物下放警灯闪烁，提醒提升机司机“B”箕斗有1.5吨存煤且在下放运行状态”，便于提升机司机及时采取正确措施处理存煤。当提升“B”箕斗时，提升信号“3”点发出，M85.2触点闭合，“B”箕斗装载信号触点M67.1闭合，“ISA-3”自动运行方式触点闭合，提升机开始提升“B”，行程功能A块、B块中的MD200输入口、电流功能块MD478输入口便开始输入提升机实际运行行程和电流，当提升机运行到达2.0米处时，行程功能块A块和B块便开始进行行程比较，电流功能块E块也同时对提升重物所需电流进行比较，时间功能块计时开始；当提升机运行到达5.0米位置时，此程序停止功能比较。当提升机运行在2.0米至5.0米范围内时，若电流功能块MD478处的实际提升电流小于IN2处的设置电流值800A，且时间超过1s时，M（30.4）点动作输出，使S7-400功能模块输出报警信号，同时重物下放警灯闪烁，提醒提升机司机“A箕斗有1.5吨存煤且在下放运行状态”，便于提升机司机采取正确措施处理存煤。4 总结箕斗卸载监测监控程序研究与应用，在新驿煤矿主井提升机系统中运行以来，运行良好、可靠；减少了故障率，方便了操作，多次避免了箕斗重复装煤、提升机高压电气开关柜过流跳闸、电动机超额定电流运行、多次箕斗未卸空等不安全状态。保证了主井提升机安全运行。箕斗卸载监测监控