礦井提升機制動(dòng)裝置的PLC控制

摘要 分析了礦井提升機液壓站制動(dòng)裝置的事故原因，結合液壓站的工作原理，探討了采用PLC電控系統的控制過(guò)程及注意事項。并根據制動(dòng)系統的可靠性分析對其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的電控系統可靠性得到提高，現場(chǎng)設備的相互匹配性得到增強，還可靈活地實(shí)現各種功能的變更。
關(guān)鍵詞 提升機；液壓站；PLC

礦井提升機制動(dòng)裝置是礦井提升機的重要保護裝置。制動(dòng)裝置的作用可歸納為：(1)在提升終了或提升機不工作時(shí)，可靠地閘住提升機。(2)在減速階段參與提升機的速度控制。(3)作為安全機構，在發(fā)生緊急事故時(shí)，對提升系統進(jìn)行保護。(4)對雙卷筒提升機，在打開(kāi)調繩離合器，更換水平、調節繩長(cháng)時(shí)，能閘住活卷筒、松開(kāi)死卷筒，以便進(jìn)行調繩操作。
目前礦井提升機的制動(dòng)裝置多為盤(pán)式閘制動(dòng)系統，主要由制動(dòng)器和液壓站組成。在提升機的操作使用過(guò)程中，盡管對制動(dòng)系統設計整定的制動(dòng)力矩倍數達到提升機靜力矩的3倍以上，但仍因制動(dòng)系統失效而引發(fā)過(guò)卷、蹲罐等事故，造成嚴重經(jīng)濟損失。
根據對制動(dòng)系統的可靠性分析，盤(pán)式閘制動(dòng)系統引發(fā)事故的原因有：(1)液壓站在緊急制動(dòng)時(shí)，管路回油不暢。(2)液壓站工作制動(dòng)調壓穩定性不夠。(3)殘壓過(guò)高，電磁閥故障。(4)制動(dòng)器故障，如碟形彈簧疲勞或斷裂、閘瓦污染等造成制動(dòng)力矩不足等。而整個(gè)液壓站的電控部分采用可編程控制器(PLC)，則會(huì )大大提高電控系統的可靠性；同時(shí)增加了與現場(chǎng)設備的相互匹配性，可以靈活地實(shí)現各種功能變更。

1 液壓站工作原理
液壓站的工作過(guò)程主要包括：工作制動(dòng)和安全制動(dòng)。液壓站采用可編程控制器(PLC)控制，其工作原理根據液壓站動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行編程，電磁閥的動(dòng)作狀態(tài)如表1所示。

1．1 正常工作制動(dòng)
當提升機開(kāi)車(chē)時(shí)，給液壓站的電動(dòng)機1供電，油泵2啟動(dòng)，時(shí)液壓站中的電磁閥由可編程控制器(PLC)控制，G1、G2、G3、G4、G6、G7通電，司機推動(dòng)可調閘手柄，提升電控系統發(fā)出—個(gè)增大的電壓值，這個(gè)電壓進(jìn)入液壓站電控柜中的放大板，并控制電液比例溢流閥4來(lái)調整系統壓力，使系統油壓增大到一定值。壓力油一部分進(jìn)入A、B管打開(kāi)提升機制動(dòng)器，提升機即可開(kāi)車(chē)運行；另一部分壓力油進(jìn)入蓄能器13，為安全制動(dòng)儲備壓力能。當提升機停車(chē)時(shí)，司機拉回可調閘手柄，提升電控系統發(fā)出一個(gè)減小的電壓值，使系統油壓減小，完全拉回手柄，PLC控制電磁閥G6、G7斷電，系統油壓降為0，制動(dòng)住提升機，等待下一次提升。
1．2 安全制動(dòng)
安全制動(dòng)分為兩種情況：一種是提升容器運行在井筒中時(shí)，提升機出現緊急情況時(shí)的井中安全制動(dòng)；另一種是提升容器已經(jīng)接近井口時(shí)，提升機出現緊急情況時(shí)的井口安全制動(dòng)。
井中安全制動(dòng)：提升機出現緊急情況時(shí)，AC接點(diǎn)信號閉合，為滿(mǎn)足制動(dòng)減速度的要求，采用二級制動(dòng)。這時(shí)液壓站中電動(dòng)機1斷電，油泵2停止供油，電磁閥由可編程控制器控制，G1、G2、G6、G7斷電，B管中的油壓降為零，由B管控制的一半制動(dòng)器施閘，產(chǎn)生制動(dòng)力矩；而控制A管的電磁閥G3和G4依舊通電，G5通電，這時(shí)A管和溢流閥9以及蓄能器13相通，使管路產(chǎn)生和溢流閥9相對應并維持穩定的油壓值，由A管控制的另一半制動(dòng)器也施閘產(chǎn)生相應的制動(dòng)力矩。兩部分制動(dòng)力矩之和要滿(mǎn)足制動(dòng)減速度的要求，這就是第一級制動(dòng)。G5、G3、G4經(jīng)可編程控制器延時(shí)一定時(shí)間后斷電，所有制動(dòng)器全部施閘，使提升機停車(chē)，這是第二級制動(dòng)。
井口安全制動(dòng)：提升機出現緊急情況時(shí)，為了防止惡性事故的發(fā)生而采用井口安全制動(dòng)。提升容器到位信號已經(jīng)閉合，AC接點(diǎn)信號閉合，液壓站中電動(dòng)機1斷電，油泵2停止供油，電磁閥由可編程控制器控制，G1、G2、G3、G4、G6、G7斷電，A、B管的油壓迅速降為0，所有制動(dòng)器全部施閘，制動(dòng)住提升機。
(1)調繩功能：當提升絞車(chē)需要調繩時(shí)，打到“離開(kāi)”按鈕時(shí)，這時(shí)電動(dòng)機、電磁閥G8通電，調整可調閘手柄，使系統壓力上升，將離合器打開(kāi)；打到“調繩”按鈕，此時(shí)電磁閥G2、G6、G7通電，調整可調閘手柄，系統壓力上升，固定卷筒的閘打開(kāi)，可動(dòng)車(chē)進(jìn)行調繩；調繩完畢，打到“合上”按鈕，此時(shí)電磁閥G9通電，其余電磁閥斷電，離合器復位合上。
(2)電磁閥檢測信號：液壓站中每個(gè)電磁閥都有一個(gè)閥芯檢測傳感器，當電磁閥正常工作，而閥芯沒(méi)有到位或被卡，檢測傳感器會(huì )發(fā)出故障信號，并通過(guò)可編程控制器報警并在液晶屏上顯示發(fā)生故障的電磁閥。以便對其進(jìn)行維修。
(3)過(guò)壓報警：當液壓系統出現故障，壓力超出系統設定值時(shí)，過(guò)壓電接點(diǎn)壓力表接點(diǎn)閉合，產(chǎn)生報警信號，對液壓系統及制動(dòng)裝置起到保護，以便于維修。
(4)壓差報警信號：當濾油器出現阻塞時(shí)會(huì )出現進(jìn)出口壓力差，此時(shí)濾油器上的壓差開(kāi)關(guān)動(dòng)作，在液晶屏上產(chǎn)生故障報警信號，以便對其進(jìn)行維修。
(5)溫度報警信號：當油箱7中的液壓油溫度過(guò)高，溫度報警信號閉合，并通過(guò)PLC及液晶屏報警或顯示故障模式。

2 電控系統裝置組成
整個(gè)裝置由供電單元、檢測單元、控制單元、輸出單元和執行單元等組成。
(1)供電單元。交流220 V工作電源取自提升機交流220 V控制電源，作為電磁閥、指示燈、PLC的工作電源；電液比例閥控制板的24 V電源取自單獨的交流220 V+24 V直流電源；其他的24 V直流電源取自PLC自帶的24 V電源；交流380 V油泵電機工作電源取自提升機供電系統的動(dòng)力電源。同時(shí)電控柜內部自帶備用交流220 V應急電源，緊急停電后可給電控柜供電，正常工作時(shí)處于儲電池充電狀態(tài)。
(2)檢測單元。安全制動(dòng)信號接點(diǎn)、減速點(diǎn)信號接點(diǎn)、開(kāi)車(chē)信號及停車(chē)信號接點(diǎn)取自提升機電控回路，為無(wú)電壓常開(kāi)接點(diǎn)。過(guò)壓保護接點(diǎn)取自過(guò)壓檢測電接點(diǎn)壓力表；濾油器壓差信號接點(diǎn)取自濾油器壓差檢測裝置，兩路信號并聯(lián)；油溫過(guò)高接點(diǎn)取自油箱油溫檢測裝置；電磁閥故障信號接點(diǎn)取自電磁閥閥芯動(dòng)作位置傳感器。
(3)控制單元。由PLC可編程控制器及其擴展單元組成，完成所有信號檢測、邏輯控制等，控制輸出單元及執行單元的動(dòng)作。電液比例閥由電液比例板控制調節，不參與PLC控制。
(4)輸出單元。由輸出繼電器、中間繼電器、指示燈等組成。
(5)執行單元。由油泵電機、電磁閥等組成，根據PLC的輸出指令，完成相應動(dòng)作。

3 注意事項
(1)電控柜開(kāi)始投入運行之前，應著(zhù)重檢查以下方面：KT信號的極性，保證接線(xiàn)正確；轉換電路開(kāi)關(guān)的位置，保證方向一致；在確保電控箱外部連線(xiàn)無(wú)誤后，可將電控箱投入使用。
(2)當PLC監視到故障信號時(shí)，將自動(dòng)給出聲光報警，電鈴動(dòng)作3 s后自動(dòng)停止，欲消除故障顯示，可按一下復檢按鈕。
(3)PLC正常工作時(shí)，PWR、RUN指示燈應同時(shí)亮，ERR、BAT指示燈不亮，如不符合此種狀態(tài)，都應視為故障。