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三菱PLC在井口信号系统技术升级上的应用

2014-10-22张帅军

科技资讯 2014年19期
关键词:技术升级信号系统

张帅军

摘 要:唐山矿八号井井口信号系统原来采用接触器做为控制核心,存在着线路复杂,功能单一,故障率高和操作电压高等缺点,并且由于接触器本身的问题(剩磁、触头粘连、寄生回路),非常容易发生信号误发出的事故,另外各信号之间无法有效闭锁,存在严重的安全隐患,对人员和设备的安全造成较大的威胁。可编程逻辑控制器(PLC)是近几年迅速发展起来的新型控制设备,它是以微处理器为基础的高度集成化的工业控制装置,是计算机技术与工业控制技术相结合的产物,代表了工业自动化领域的发展方向。它的主要特点有:编程简单、维护方便、接线简单、可靠性高、抗干扰能力强、施工周期短,通信功能强等优点。如果将PLC作为信号系统的控制核心,充分利用其系统工作电压低(DC24V),可靠性高(自身带自检功能)拓展能力强、程序更改快等优点,既能降低事故率,还能极大地提高信号系统的安全系数。

关键词:PLC 信号系统 控制核心 技术升级

中图分类号:TD54 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(a)-0033-01

原八号井井口信号系统采用CJ10-10A交流接触器做为控制核心,系统工作电压为AC127V,井口控制箱内采用LA19按钮开关做输入元件,用XD7系列信号指示灯作为信号灯光显示,采用电铃作为声音提示。车房内设有信号配电箱,负责将上、下井口的各种输入信号进行继电器逻辑控制,并将结果通过大量的信号电缆分别送到上、下井口的操作台和车房内的信号显示灯箱中。存在的问题如下。

(1)系统工作电压高,井下潮湿环境恶劣,非常容易漏电,威胁信号操作工的人身安全。

(2)存在寄生回路,使各信号之间无法有效闭锁,即能同时发出多种信号。

(3)由于接触器本身在长时间运转后会发生触头粘连,线圈有剩磁等问题会造成信号消不掉的事故,严重威胁人员的安全。

(4)故障率高,由于井口信号使用频率非常高,所以会造成信号系统中的按钮、指示灯、接触器、电铃等经常发生故障,如果发生短路事故会造成整个系统瘫痪,并且线路复杂查找事故点非常麻烦。

(5)不具备语音提示功能,只能用电铃做简单的提示,无法满足井口复杂的现场工况要求。

(6)无法和井口的操车系统进行有效的闭锁,无法实现和井口操车系统的连锁控制。

(7)没有备用信号系统,不符合《煤矿安全规程》的要求。

因此非常需要进行技术升级以提高信号的安全性和稳定性。

1 新信号系统的选型

核心控制器的好坏,直接关系到整个信号系统的运行状况,为此本系统采用日本三菱FX2N系列作为主体核心器件,下面先对三菱FX2N系列PLC做一下简单介绍。

(1)三菱FX2N系列的主要功能。

①开关量的逻辑控制。

这是PLC最常用的功能,PLC设置了与、或、非等逻辑指令,能取代传统的继电器控制系统,实现逻辑控制。

②模拟量的过程控制。

PLC具有模/数转换和数/模转换的功能,能完成对模拟量的检测、控制和调节。

③定时控制。

PLC为用户提供几十个甚至几千个记时器,以完成控制系统对特定时间控制的要求。

④记数控制。

PLC为用户提供几十个甚至几千个记数器,其最高记数频率可达50kHz,以完成控制系统特定记数控制的要求。

⑤通讯和联网。

新一代的PLC都具有通讯功能。PLC的通讯包括PLC之间、PLC与上位机之间、PLC与其它智能设备之间的通讯。

(2)三菱FX2N系列的构成。

FX2N系列由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊适配器等构成,仅用基本单元、或将上述各种产品组合起来使用均可。

(3)输出形式的选择。

继电器输出(R):可用于交流負载或直流负载,为有触点输出。

SSR输出(S):用于交流负载的无触点输出。

晶体管输出(T):用于直流负载的无触点输出。

(4)供输入电路用的电源。

基本单元或扩展单元中均内装DC +24V电源供输入装置使用。

2 新系统的具体功能

根据现场情况,在上井口、下井口水平各设一个操作台,信号工可以通过此操作台发出提升信号。在车房内设一台显示箱,用于绞车司机观看提升信号。上、下井口信号部分选用FX2N-48MR型PLC作为控制器,车房信号部分选用FX2N-32MR型PLC作为控制器.并在上、下井口进车侧和出车侧分别加装语言安全告警箱,车房司机室内也加装语言安全告警箱,另外在上、下井口出车侧分别加装副勾信号操作箱。新信号系统的详细功能。

(1)提升指令的数字和汉字显示功能:全线显示屏均有数字“2、3、4、5”分别表示“快上、快下、慢上、慢下”,数字“1”表示停车,并有汉字“检修、急停、提人、提物、调平、换层信号块表示具体信号。

(2)信号记忆功能,能存储前三次所发信号。

(3)急停报警功能和急停扩展功能;有急停信号与绞车安全回路闭锁的接口,当井底各水平发出急停后需从车房复位。

(4)信号之间的闭锁功能,即当其中一个信号发出后,其它信号不能发出。

(5)信号与开车回路的闭锁功能,即信号不发到车房,绞车不能启动。

(6)水平安全设施与信号的闭锁功能,即井门、摇台等井口安全设施不到位,信号不能发出。

(7)提升次数的记忆功能。

(8)有与信号显示相同次数的打点音响报警功能。如当信号“2”发出后,有自动的两次打点音响。

(9)有PLC对本信号系统自动扫描检测功能。

(10)有备用信号系统。

(11)有车房直通井口、井口直通井下水平的双功扩音通讯功能。

(12)有与操车控制系统闭锁的接口功能。

(13)语言安全告警装置接口功能。

(14)有与计算机联网的422接口

3 结语

通过安装后的长时间运转,可以发现以PLC做为信号系统的控制核心具有以下优点。

(1)系统运转电压低(+24V),属于安全工作电压,可有效避免井下因为潮湿造成漏电后造成人员触电的的危险。

(2)系统运转非常可靠,通过合理、科学的编程,杜绝了寄生回路,解决了信号之间无法闭锁的问题。

(3)兼容程度高,本身可分别与绞车电控系统,井口操车系统进行连锁控制。

(4)功能多,除了本身具有两套信号系统外,自身还集合语音通信功能和信号打点功能。

(5)故障率低,维修量小,出现问题可用工控机直接查找出故障点。

(6)采用信号显示块,使井口信号工和车房绞车司机能非常直观的看清信号的种类。

(7)能和操车系统进行联锁控制,可采用点对点传输或通讯传输的方式与操车PLC进行闭锁控制,提高了井口自动化水平,减轻了把钩工的劳动强度。

(8)满足了《煤矿安全规程》的要求。

参考文献

[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社,2011.

[2] 秦芝珍.矿井提升信号系统的PLC控制[J].矿山机械,2005,5.

[3] 周柱.基于PLC控制的副井操车信号系统[J].中州煤炭,2010,4.

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