某矿主井装载机PLC控制系统技术改进

2013-03-30孙慧峰高同辉

机电产品开发与创新 2013年3期

孙慧峰，高同辉

（平顶山工业职业技术学院，河南平顶山 467001）

0 引言

某矿主井装载机原操作控制系统采用PLC对皮带机、给煤机、翻板、定量斗及主井上、下信号传输进行控制，全部闭锁及联锁关系均由PLC内部程序完成。这套系统投入使用一段时间后，由于井下出煤含水份大、淤煤多等因素的影响，经常使PLC出现误动作，导致闭锁及联锁功能失效，向清煤斜下成勾撒煤，对矿井生产造成威胁，也造成大量的人力、物力浪费。为彻底改变这种状况，技术人员对装载机控制操作系统各设备之间的闭锁及联锁关系进行了科学分析，并结合生产实际，自行设计制作了一套装载机操作系统，对原有控制系统进行了技术改进，经过一段时间的使用证明，我们自行设计改进的操作系统基本能解决闭锁及联锁功能的准确可靠操作，彻底解决向清煤斜下大量撒煤的问题，本文将具体作法总结如下。

1 问题的分析

该矿原主井绞车系采用JKMD-4×4（Ⅲ）E落地式多绳摩擦轮提升机，由直流电动机拖动，电气控制系统采用全数字控制磁场换向SCR-D系统，可实现无级调速，具有较好的运转特性，能实现高效运行。控制系统分全自动、半自动、手动、验绳操作。调节系统采用德国进口原装6RA23全数字调节器。操作系统采用美国进口原装GE90-30可编程序控制器。实际生产的需要GE90-30退出运行时，经操作转换开关可使提升机在GE90-30退出的事故状态下转入继电器方式简易开车。此外，当整流柜或变压器一组发生事故时，通过方式转换柜，可将其脱离系统，提升机可在降低功率下满载半速运行。

该矿立井装载设备主要由斗箱、溜槽、闸门、控制缸和测重装置组成。如图1所示。

图1 立井装载机结构组成示图

2 技术改进途径和技术改进关键

（1）利用整块式继电器作为主要控制部件，设计控制各设备。

（2）闭锁及联锁关系；通过计算与现场安装调试相结合，实现机构的闭锁及联锁关系。

（3）确定各继电器容量及参数。

（4）继电器的容量大小配合要符合使用要求；闭锁及联锁关系要符合现场实际工作状况；整个系统要满足井下防爆要求。

3 控制系统方案的改进

该控制系统改进的思路：应用整块式继电器适应恶劣环境能力强的特点，重新设计制作一套装载操作系统，实现严密的闭锁及联锁功能，确保主井正常生产。

改进后的操作控制系统主要是通过判断箕斗到位与否以及箕斗位置与翻板位置是否一致的关系，并通过控制定量斗扇形门的开启或关闭，实现了定量斗扇形门的开或关；通过控制定量斗煤位高低来控制皮带的启停及皮带与给煤机的闭锁功能。主要功能的工作原理论述如下。

4 控制系统的工作原理

（1）当上左箕斗到位时：工作原理如图2所示。

第一，主井上井架箕斗到位开关信号SQ 1控制24V继电器K1，使之吸合，其常开接点K14闭合，装载下右到位指示灯H3点亮，同时其另一常开接点K12闭合。

第二，按正常动作程序，翻板应保持在左到位状态，此时磁性接近开关DW1动作，其接点闭合，使继电器K4吸合，其常开接点K43闭合，点亮翻板左到位指示灯H1，同时其另一常开接点K41闭合。

第三，常开接点K12、K41的闭合，为打开定量斗扇形门提供了必要条件。此时，若需向箕斗装煤，按定量斗扇形门开启按钮SB2，使小容量继电器K3吸合，其常开接点K31闭合，K3自保，使电磁阀G2带电，打开定量斗扇形门开始装煤。

第四，装煤结束后可手动按扇形门关闭按钮SB1或者通过箕斗离开到位位置K12或K22断开继电器K3回路，使K3释放，电磁阀G2失电，扇形门关闭，完成装煤动作。

第五，装煤结束后，按信号按钮带动井上和井下声光信号，完成信号传输。

（2）当上右箕斗到位时：其控制工作原理如图3所示。

主井上井架箕斗到位开关信号SQ2控制24V继电器K2吸合，其常开接点K24闭合，点亮箕斗下左到位指示灯H4，同时使电磁阀G1带电，翻板自动翻至右到位。

当翻板翻至右到位时，磁性接近开关DW2动作，使继电器K5吸合，并点亮翻板右到位指示灯H2。

继电器K2、K5的吸合，使常开接点K22、K51均闭合，由于此串接线路与K12、K41的串接线路相并联，其随后的工作过程与上左箕斗到位时（3）条以后的内容相同。

（3）当箕斗不到位时：工作原理如图3所示。继电器K1、K2均不吸合，翻板保持在左到位状态，继电器K3不能形成回路，定量斗打不开。

（4）正常装煤时：工作原理如图4所示。若定量斗扇形门处于打开位置，即磁性接近开关DW3不动作，则继电器K6释放，其常开接点K62所带指示灯H5灭，由于常开接点K61串接在皮带控制回路中，使皮带继电器P1达不到吸合条件，因此不能开动皮带向定量斗装煤，以防将煤卸入井底。

图2 上左箕斗到位时工作原理图

图3 上右箕斗到位时和箕斗不到位时工作原理

图4 正常装煤时工作原理图

当定量斗扇形门关闭时，磁性接近开关DW3动作带动继电器K6吸合，使H5灯点亮，同时常开接点K61闭合，为皮带控制回路的接通提供了必要条件，此时按下皮带启动按钮SB3，通过回路AC36使继电器P1吸合，其常开接点P14闭合，继电器P1自保。其常开接点P12、P13的闭合为1#、2#给煤机的启动提供通路。

皮带开启后，可根据需要通过按SB4、SB5启动按钮开启1#、2#给煤机向定量斗装煤。当定量斗中煤位达到额定装煤量时，煤位电极开关DW4接点闭合，继电器K7吸合，其常闭接点K71断开继电器P1的控制回路，皮带自动停止，继电器P1的常开接点P12、P13同时断开给煤机继电器G1、G2的控制回路，完成整个装煤过程。其PLC的具体外部接线端如图5所示，其输出输入端代号及作用详见表1。