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提升信号系统及主控系统

提升信号系统及主控系统

  • 产品简介:一、概述提升机电控系统及信号控制系统的主要技术和相关要求。它包括软件系统、设备及其附件的设计、选型、配置、结构、性能、制造、安装指导、试验、调试、试运、培训、技术服务、检修和质量保证等方面的技术要求。二、使用环境?环境温度: 高温度:+40℃很低温度:-15℃?海拔高度:&nb
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概述

提升机电控系统及信号控制系统的主要技术和相关要求。它包括软件系统、设备及其附件的设计、选型、配置、结构、性能、制造、安装指导、试验、调试、试运、培训、技术服务、检修和质量保证等方面的技术要求。

使用环境

环境温度:  高温度:+40℃      很低温度:-15℃          海拔高度:   ≤2000m

主控系统与信号系统通讯

主控系统的主控制器与监控控制器采用专用通讯电缆进行通讯,由于两控制器在同一柜子内部、距离近,使用电缆和光纤通讯速度差别不大。

主控系统与信号系统采用单模单纤通讯方式进行数据交换;光纤通讯具有:容许频带很宽,传输容量很大;损耗很小,中继距离很长,且误码率很小;抗电磁干扰性能好等优点。提高了通讯速率、增强了通讯数据准确率及实时快速监控井下各个水平的安全门、摇台、阻车器的状态;通讯数据实时性与快速性的增强,更为可靠的给主控系统反应出信号系统实时状态;当某点出现故障,可以快速确认故障,并作出反应(紧急停车、减速停车或到停车位后不允许再次开车);从而大大提高了整体提升系统的稳定性,增强了整体提升系统的安全系数。增强电磁干扰对通讯产生的影响,解决了井口的雷电通过通讯线进入提升系统,造成设备的损坏。井口信号台与各中段信号箱采用现场总线光纤通讯方式,井口信号台的外部接线均加设浪涌防雷设备;

光纤通讯设备要求:应采用工业级设备与材料(交换机、光电转换模块、光纤连接设备等);光纤采用24芯单模阻燃,防护须达到立井敷设要求;

打点流程

信号打点流程分为:井口信号、中段信号、应急信号;其中中段信号又分为直发信号和转发信号两种。

井口信号:即只有井口具有控制权限,各个中段没有打信号的权限。中段有急停控制权;停车控制权(减速停车);在容器到达本中段且停车,允许操作操车部分(油泵启动、安全门、摇台、阻车器、推车机等)。

中段直发信号:即提升容器所在罐位中段有控制权限,其他中段均无控制权包括井口。

中段转发信号:即提升容器所在罐位中段和井口有控制权限,但很终的控制权在井口,中段的信号需要经过井口转发后,主控系统才能收到开车信号。

应急信号:通过硬件点铃的方式,发出脉冲信号直接给主控;在信号控制系统出现故障,无法快速恢复时使用,不能长期使用,仅作为应急使用。

信号逻辑控制

井口操作台设有提升种类选择开关:A提人、B提矿石/废石、C提物等。

井口操作台设有井口/中段选择开关(井口方式和中段方式都必须由井口转发,井口方式时,信号可以由井口信号工直接发出给提升系统;中段方式时,由中段发送信号,由井口转发),当选择中段控制时,信号由中段信号箱发出,井口转发信号;当选择井口控制时,信号直接由井口发出。两种方式下,操车系统的连锁关系均存在。各中段安全门、摇台、阻车器与信号系统的连锁关系:当各中段的安全门开关到位、摇台升到位、阻车器合到位的信号都接收到时,信号才允许被转发出去。当信号已经发出后,各到位信号消失时,应通过绞车系统进行连锁判断。

绞车系统的连锁关系如下:

      当发生安全门关到位信号、阻车器合到位信号消失时,系统报轻故障,可以完成本次提升;当前提升完成后,必须排除问题才能进行下次提升。当发生摇台起到位信号消失时,延时0.5秒(信号确认时间),如果判断起到位信号消失在所在中段的罐笼运行前方时,则进行安全制动。如果判断起到位信号消失在所在中段的罐笼运行后方时,则报轻故障,可以完成本次提升;当前提升完成后,必须排除问题才能进行下次提升。如果确认到位信号消失为误报信号,那么可以在井口信号台的人机界面或者车房控制台的人机界面上对误报的设备单独屏蔽。排查找到误报信号原因处理好后,解除屏蔽。中段选择去向后,系统会判断去向是否有效,有效的判断:当去向中段信号在所发提升信号指向前方时为有效,在所发信号指向后方时无效。去向与罐笼所在位置相同时,认为是平罐作业。

锁罐器:起到闭锁开车、允许操车的作用,当提升容器到达本中段后,按下锁罐按钮,相应指示灯亮,主控系统收到锁罐信号,不允许开车,同时信号系统允许对操车进行操作如:油泵启动、安全门打开、摇台落下等操作。当所有设备操作完成,发车去下个中段信号后,需解除锁罐,才允许提升机运行。

就近控制箱:用于乘罐人员对操车系统和信号系统的必要操作,可以减少信号人员的数量,增加提升效率。当罐笼到达某一中段后,乘罐人员可以在罐笼里面通过就近控制箱,进行锁罐、启动油泵、打开安全门、落下摇台等操作;当人员再次上罐,进行启动油泵、关闭安全门、抬起摇台、停止油泵、选择去向、发出信号、解除锁罐、提升机允许运行等操作。

信号显示:用于显示停车状态、安全门状态、摇台状态、阻车器状态、中段信号点数、井口信号点数、罐位值、去向值;方便乘罐人员观看信号系统的状态。

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主控系统说明

操作台为一体式结构(系统带上位监控时为三体式结构),台面由指示仪表、指示灯、按钮开关、制动手柄、主令手柄等显示及控制元件组成,是电控系统的显示、操作平台。

仪表可显示以下参数:控制电源电压、运行速度、给定速度、主回路电流、闸电流、制动油压等。

指示灯可显示以下内容:外部继电器硬件安全回路状态;PLC软安全回路状态;液压站、润滑站等系统设备运行状态;手动、检修、调绳等系统控制状态;离合器开合状态(双筒);提升、下放及减速点、轻故障等工作运行状态。

主令开关、手柄可做以下控制:正反向过卷复位;调绳、检修、手动、半自动控制的转换;正常提升和故障应急提升控制的转换;提升、下放方向的选择及复位;紧急停机及安全故障后的系统复位;电机运行速度(频率)给定等主令操作控制。

操作台内安装有多种PLC模块,主要由CPU主控制模块、扩展I/O数字量模块、模拟量输入输出模块组成,通过信号输入端口采集各种控制状态及反馈信号,模拟量模块将采集到的各种信号进行运算处理,然后通过输出端口输出模拟量控制信号。采用两套原装可编程控制器,并实现网络连接。主控制器是核心控制器件,采用国际有名品牌可编程控制器,功能强大,性能可靠,由CPU主控制模块和扩展I/O数字量模块组成,通过输入端口采集各种控制状态及反馈信号,经运算处理后通过输出端口驱动执行元件,完成各项提升工艺控制。PLC控制系统,控制系统具有DI/DO、AI/AO模块、CPU 模块、功能模块、计数模块、通讯模块等,并预留20%以上的I/O接口。安全回路由PLC控制元件与继电器冗余,当PLC故障时,系统能以低速度运行实现简易开车;

全行程速度监控,实际速度超过给定速度的8%预报警,超过给定速度的15%进行安全制动;

过卷监控,实际过卷0.3m预报警,过卷0.5m实现安全制动;

除了全行程包络线速度监控以外,还应设置作为后备保护的位置定点速度监控;

闸瓦磨损及弹簧疲劳保护接口预留;

手把零位及调绳闭锁;

制动油泵工作情况与安全回路、主回路中高压线路换向器动作的合理闭锁;

PLC软件综合故障情况保护。

操作控制系统能完成提升机手动、半自动、全自动、检修、故障开车各种运行方式的控制要求。控制系统能自动选取很大的运行速度,提高系统的运行效率。

手动运行:司机根据信号系统信号,通过操作手柄控制提升机在额定速度以下任意速度运行,自动减速、自动准确停车,同时要受到行程控制器的限制。

半自动运行:在半自动运行逻辑具备条件时,司机根据系统情况通过操作手柄,让提升机完成一个提升循环,并具安全联锁;具有自动选择去向,确定运行速度等功能,自动加速、自动减速、自动准确停车。

全自动方式:在全自动运行逻辑条件具备时,提升机电控系统可按信号系统给定的开车方向及运行的中段自动运行,完成一次提升并自动停车,具有自动选择去向,确定运行速度等功能。

检 修:检修速度:0.3-0.5m/s。检修时可手柄控制(0.3-0.5m/s)。

故障开车:在PLC出现故障情况下,提升机能实现低速应急开车,速度<1.0m/s,并且具有《金属和非金属矿山安全规程》规定的保护。


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提升机安全保护说明

安全保护分为三类:排名靠前类:严重故障,立即断开安全回路实施安全制动;第二类,较严重故障,先减速到1m/s后实施安全制动,但如果发生排名靠前类故障立即实施安全制动;第三类为轻故障,允许一次开车,本次运行结束后不维修好不能再次开车。

排名靠前类:严重故障包括:等速过速、限速过速、包络线超速、爬行段超速、高低压电源故障、过流、变流器故障、错向、PLC故障、过卷、急停操作、网络通讯故障、摇台(或闸门、安全门)在运行中落下或打开、2只测速元件同时损坏、井筒开关失灵、主回路失压、速度比较错误、残压高、电机温度过高等等;

第二类:重故障包括: 机械深度指示器失效(如果有的话)、钢绳滑动保护、编码器位置偏差过大、制动油路故障(油压过高、堵塞)、闸瓦磨损、主回路过压或接地或欠压等等;

第三类:轻故障1只测速元件损坏、润滑温度高、润滑油压高/低、电机温度报警、弹簧疲劳、闸盘偏摆、风机失压等等(如果有的话)

保护过程实现双线控制方式,对提升机运行关键的信号(如速度、容器位置、安全、减速、过卷等等)均采用多重保护(软件、硬件),互为监视。

轻重故障具有声、光报警或预报警。

采取必要的硬件、软件的抗干扰措施(隔离、滤波、合理的结构及布线),确保整个系统不受电磁干扰、供电电源的干扰,并对其他设备不产生危害性的干扰;经过优化设计,使设备的性能更加强大,硬件包括接线更加整洁。

深度指示器断轴保护:利用光电开关,实时检测深度指示器转动速度,与主控系统速度进行比较,当发现主控系统速度大于 深度指示器旋转速度0.5米/秒时,发出深指断轴故障。

井口2m/s限速保护:在距离井口一定距离检测到绞车运行速度大于2米/秒时,认为绞车没有按设定减速度减速,采取保护制动。

错向保护:提升机在开闸瞬间,有时由于电机力矩没有建立起来,造成矿车向相反方向溜车,此时应及时保护制动;另外,有时为了保证开车方向与信号指示方向一致,例如当信号要求上提时,由于线路发生故障,或者某种特殊情况造成实际开车方向与信号要求不一致时,出发保护制动。

二级制动解除保护:为了减小对机械、电控设备的冲击,安全制动时采取两次制动,但是两次制动的缓冲效果,也加长了制动距离,在井口发生安全制动时,必须取消二级制动效果,而采取一次紧急制动,避免矿车冲出井口。

减速段超速保护:提升机运行过程中,对减速段的检测很为重要,为了加强此段的安全保护,除了前面的2米定点速度检测外,本系统增加了减速段包络线速度保护,PLC内计算出一条设计好的运行速度曲线,实际速度与此设计的速度曲线比较,当实际速度大于设计速度10%时,进行保护制动。

欠压保护:检测直流母线电压,如果低于欠压保护定值,则变频器保护。此保护实际上包括了对电网电压负向波动的保护。

过热保护:包括两重保护:在变频调速系统柜体内设置温度检测,当环境温度超过预先设置的值时,发报警信号;另外,在主要的发热元件,即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测,一旦超过极限温度(变压器130℃、功率器件80℃),则保护。

安全回路由PLC内部和外部AC回路串联实现:安全回路除了软件回路,还有硬件安全回路,保证双线保护,和重要环节的三线保护。

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