淺談提升機PLC係統改造
淺談提升機PLC電控係統改造
平煤神馬能源化工集團有限責任公司建井三處第一、第六項目部的2JKZ4/15型提升機，第八項目部的2JK-3.6/12.23型提升機電控係統為TKD-A模塊有觸電點控製係統。TKD型電控係統雖然使用了上世紀80年代較成熟的繼電保護技術，但其主要控製係統是采用繼電器有觸電的邏輯控製，以磁放器為核心組成模擬量可調閘閉環調節。在實際運行中存在設備使用效率低、能耗大、故障率高、故障後備保護不完善等缺點。隨著PLC係統功能不斷完善，現將PLC應用在交流提升機的改造上，在引入這些技術後，在很大程度上改善了提升機的性能。
1、TKD電氣控製係統的功能及其存在問題
建井三處第一、第六項目部電控係統采用TKD-T2-2286型電氣控製係統，主要擔負礦石、人員、設備、材料等提升任務。該套電控係統是由中信重機公司設計的，它集機-電-液一體化控製，主要是由繼電器、接觸器、磁放大器等分立元器件構成，乃屬我礦豎井生產的“心髒”控製設備，但由於本係統的絕大部分控製元件是由有觸點係統組成，經過十幾年的使用後，存在觸點氧化、接觸不良、彈簧疲勞、安全保護不完善等缺點，現有的提升係統的安全性能已很難滿足人員、設備和礦山生產能力的要求，存在重大的安全隱患。本係統主要存在以下幾個方麵的問題：
1．電機轉子回路采用交流接觸器切換串接電阻進行調速的方式，高壓側用高壓接觸器進行方向切換，由於長時間運行，動作頻繁，接觸器觸頭嚴重燒蝕、線圈彈簧老化、振動噪聲大、故障率高、日常維修量大；
2．係統的主控製屏采用複雜的背後布線方式，電氣接點和控製元件多，各電氣元件參數調整及配合困難，一旦發生故障時，查找故障難度大，造成修複時間長，從而嚴重影響正常的生產；
3．安裝在井架上的過卷開關、到位開關在使用過程中容易遭受罐籠撞擊變形損壞，不易修複，罐籠定位誤差大，過卷保護的可靠性不能得到保證，我礦曾因此而多次發生衝罐02manbetx.com
，嚴重威脅設備和人身安全；
4．電氣製動保護采用三相半控橋式整流輸出電路，其觸發電路由磁放大器、電阻和其他電子元件共同組成，由於各分立元件之間電氣參數差異大、電氣接點多、調整困難、故障率高，投入使用時提升機衝擊力過大，係統的運行速度特性能較差。因此，平時電氣製動很少投入使用，使提升係統失去一項重要的功能；
5．因TKD-T2-2286係統保護較為單調，運行時完全依靠操作司機手上的工作閘控製工作閘電流進行控製提升速度，這就要求司機注意力要高度集中，操作司機勞動強度大容易疲勞，稍有不慎即有可能出現安全02manbetx.com
。我礦就曾發生過此類安全02manbetx.com
；
6．因部分控製元器件屬於國家已淘汰的產品，目前在市場上很難購買到，配件采購困難，隻能采用一些質次價高的小廠產品，造成生產中因配件不足或配件質量無法保證而影響維修質量、延誤維修時間以及影響生產，提升機隻好多次長時間帶病運行。
二、TKD電控係統的PLC改造
為了解決上述問題，我礦機電人員經過充分市場調研和性能對比03manbetx
後，決定在保留原有的高壓開關櫃、交流電動機、調速電阻、潤滑站、製動油站、深度指示器及信號係統等的前提下，對現有的電控係統進行TKD-PC升級改造。
TKD-PC電控係統核心控製元件采用日本三菱公司FX-2N係列可編程序控製器，技術先進，並配有相關的電源、接口模板、編碼器、繼電器、變頻器、上位計算機等控製設備，其中上位計算機配有FXgpmin7、WINDOS版軟件，技術人員可方便地對係統進行編程、調試，以及在係統正常提升過程中對各種運行參數實現檢測、監控等功能。其主要性能介紹如下。
1．該係統在保留TKD-T2-2286係統原有保護的基礎上增加了以下保護：主令控製手柄零位聯鎖、方向記憶、定點過速、減速過速、低頻製動電源聯鎖、調繩聯鎖、PLC輸出安全製動繼電器聯鎖等保護；安全回路由PLC內部和外部AC安全回路串聯實現保護冗餘；故障狀態下單PLC低速應急運行。
2．運行時工況。設備全參數監視，第一故障記憶、顯示；同時在全礦停電時提升機仍然能可靠實現二級製動保護。
3．該係統具有“自動、半自動、全自動”3種 工作方式可供選擇，其中提人方式可分為手動、半自動、全自動開車方式；提礦方式也分為手動、半自動、全自動、故障開車方式，采用負力、正力兩種減速開車方式，各種工作方式可供操作司機自由切換，操作靈活、方便可靠。
4．將動作頻繁的高壓接觸器用高壓真空接觸器取代，大功率晶閘管取代低壓接觸器進行無觸點控製切換轉子回路的電阻，運行噪聲低、可靠性高；在各中段水平安裝了高精度磁性開關，有利於罐籠精確定位，減少對罐時間，保證有充裕的生產時間。
5．用全數字低頻製動電源櫃取代動力製動櫃，其核心設備采用日本安川公司生產的SIMR-G
6．該係統采用cc-link網絡化控製結構，通過KTPJ接口轉換模塊、KTXS限速可調閘模塊、PGDA故障開車模塊、光電編碼器等集成元件減少了大量接觸器、繼電器、磁放大器和其他分立元件，極大地簡化了設備與設備之間的連線，減少了外部接線達60%以上，它不僅保留了原係統有的功能，而且比原係統增加若幹保護環節，完善各種故障後備保護，極大地降低了故障率，減少維修時間，係統的安全性能得到了有力的保證。
7．該係統還具有遠程診斷功能接口，在現場即可通過MEDON電話線路實現遠程訪問、診斷、修改控製係統，這樣，洛陽中信重機公司的技術人員身在洛陽就可以短時間內了解我礦提升機的運行數據，及時、準確地解答用戶使用過程中的有關技術問題，加快故障排除。這對我礦設備的使用和維護多了一重可靠的保證，可把故障停機時間減少到最低。
三、改造後的優點和性能
係統改造後，由於原用於控製、檢測、保護、信號等任務的硬件設備的功能全部由計算機軟件來實現，極大地簡化了係統硬件結構，係統具有運算速度快、控製精度高、誤差小、穩定性好、參數設置簡單、自動化程度高等特點。TKD - PC電 控係統與原TKD-T2-2286電控係統比較具有以下優點和特性：
1．用雙PLC主令控製櫃取代主控屏/動力製動屏，將原來可調閘及限速保護回路、動力製動回路、調繩信號、聯鎖回路與安全聯鎖回路及輔助回路所需完成的功能交由PLC可編程控製器、A/D轉換器、D/A轉換器和相關模塊完成，而且，由於PLC-PC電控係統實行主從PLC雙線監控功能，具有係統構成簡潔、集成化高、參數調整簡單的優點，日常維護隻需定期檢查程序參數和外觀設備的一般情況，定期清除設備上的灰塵，保護其工作環境等，大大地減少了維修時間與維修費用。
2．將司機操作台用網絡化智能司機操作台取代，當提升機 處於半自動工作狀態時司機隻需利用主令手柄可以實現提升機的啟動、等速、減速、爬行和重物下放，操作司機隻需兩個動作便可完成了一次運行，整個運行過程全部交由可編程控製器PLC按預先設定的參數自動完成及對有關參數和設備自動進行監控，由於PLC電控係統的可靠性和智能化程度很高，大大降低了操作司機的勞動強度，提升係統的安全性能和生產能力得到顯著提高。
3．采用上位計算機監控，不僅可方便對可編程控製器進行編程、調試和實現在線監控功能，而且具有故障記憶和顯示功能，具有保留最近10次故障的功能號碼和最後一次故障的參數，有利於維修人員故障查找，減少故障停機時間。
四、結論
本次PLC-PC電控係統改造所需的費用少、工期短，而係統的可靠性和安全性顯著提高，各種參數顯示直觀明了，運行平穩，操作簡單，日常維修量少，生產時間得到充分的保證，不僅提高了生產效率，而且保證了提升機運行安全。
