全数字电控系统在矿井提升机中的应用.docx

全数字电控系统在矿井提升机中的应用李江成(中国矿业大学,江苏徐州221008)摘要:以煤矿副井提升机电控系统为例,对模拟控制系统和数字控制系统进行比较,阐述了数字控制系统的优越性,并介绍了原系统改造方案及数字控制系统的硬件及软件配置。关键词:全数字;电控系统;提升机中图分类号:TD534文献标识码:BApplicationoffull-digitalcontrolsystemsinminehoistsLIJiang-cheng(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China)Abstract:Thearticleillustratestheelectricalcontrolsystemofminehoists,comparesthesimulativesystemwiththedigitalonesoastoexpoundthesuperiorityofthedigitalcontrolsystem.Furthermore,thepaperpresentstherebuildingscheme,alsogivestheconfigurationofthehardwareandsoftware.Keywords:full-digital;electriccontrolsystem;minehoists1引言自八十年代以来,煤矿提升机控制系统大多采用“SCR-D+模拟调节+继电器控制”的直流拖动方式,其调节控制保护系统基本采用模拟系统。该模拟系统存在以下缺点和不足:(1)控制回路一经确定,控制参数的调整则极为不便,不易形成最优控制。(2)温度的变化易使调节保护部分的模拟电路产生“零漂”。同样,环境湿度的变化也会使绝缘电阻变化,从而改变了系统的特性。(3)电路分立元件多,电路复杂,故障点多,可靠性差。(4)该模拟系统限制了提升控制系统的控制精度及安全性能。(5)整个电控系统故障诊断能力差,不能直接显示故障类型及故障点。煤矿副井提升机电控设备原为模拟控制系统,该绞车为直流拖动,其电控系统调节保护部分采用模拟电路调节,行程及主令部分采用继电器控制。基于上述模拟调节控制保护系统所存在的问题,对原电控系统的改造尤为必要。随着计算机和数字技术的发展,组成一套全数字系统已经成为可能,特别自九十年代以来,全数字直流调速电控在我国矿井提升机SCR-D系统中已开始应用,它从根本上改变了模拟控制系统的缺点,并且有模拟系统无法比拟的优点:(1)控制精度高,参数稳定性好,克服了模拟系统的“零漂”问题。(2)硬件结构简单,故障点少,可靠性高。(3)故障自诊断能力强。(4)加强了通讯功能,可以很方便地与矿井调度室和其它微机联网进行通讯,便于现代化管理。2直流提升机数字化改造方案煤矿副井提升机电控系统中,提升机选用JKMD4X3.5型落地式多绳摩擦提升机,绞车采用直流拖动,主电机容量1000KW(电枢电压660V/1770A),原电控系统原理图如图1所示:在数字化改造的转接线路中,为了电气传动自动化·42·2005年第1期当新系统出现故障时而不影响煤矿的正常工作,采用了公共插头与两个插座,插座1用以连接原模拟调节系统,插座2用于连接新数字调节系统,公共插头用于连接两个系统的公用部分。具体的结构图如图2。可用模拟测速机,也可用轴编码器,或者同时使用作为复合反馈,从而得到最佳的动态性能和稳态精度。所有控制算法都由高速16位微处理器来完成,保证所有控制回路的调节左右,在主回路6个晶闸管桥的转换时间之内完成,以保证电流环的采样时间。对可逆装置,转矩反向时的无环流时间非常短(且可由软件设定)。电流环具有自适应功能,即使负载变化很大时,系统也能获得平稳的速度响应,速度环的PI参数调节范围很大,且具有积分分离功能。3.2可编程序控制器(PLC)PLC是整个电气系统的中心,本系统中选用S7-300可编程序控制器及其它模块配置,属高档机,安装在PLC柜内。PLC柜中装有两台PLC,分别完成提升机系统的操作保护和行程监控,其中一台PLC与轴编码器配合构成数字式行程监控器,自动生成S型速度曲线,行程跟踪精度高,停车准确;另一台PLC构成操作保护系统,保护完善(所有保护分为立即施闸、电气制动施闸、终端施闸和报警四类),系统的安全回路有两套,一套由PLC构成,另一套为继电器直动回路。行程监控PLC将部分操作信号、部分保护信号以及设定的一些行程参数与轴编码器信号结合起来进行逻辑运算处理,自动产生提升机所需的速度给定信号,为了尽量减少起动、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固定值,从而保证了停车点不变和停车点的精度。此外行程监控