孫慧峰，高同輝

（平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山 467001）

0 引言

某礦主井裝載機(jī)原操作控制系統(tǒng)采用PLC對(duì)皮帶機(jī)、給煤機(jī)、翻板、定量斗及主井上、下信號(hào)傳輸進(jìn)行控制，全部閉鎖及聯(lián)鎖關(guān)系均由PLC內(nèi)部程序完成。這套系統(tǒng)投入使用一段時(shí)間后，由于井下出煤含水份大、淤煤多等因素的影響，經(jīng)常使PLC出現(xiàn)誤動(dòng)作，導(dǎo)致閉鎖及聯(lián)鎖功能失效，向清煤斜下成勾撒煤，對(duì)礦井生產(chǎn)造成威脅，也造成大量的人力、物力浪費(fèi)。為徹底改變這種狀況，技術(shù)人員對(duì)裝載機(jī)控制操作系統(tǒng)各設(shè)備之間的閉鎖及聯(lián)鎖關(guān)系進(jìn)行了科學(xué)分析，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，自行設(shè)計(jì)制作了一套裝載機(jī)操作系統(tǒng)，對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，經(jīng)過一段時(shí)間的使用證明，我們自行設(shè)計(jì)改進(jìn)的操作系統(tǒng)基本能解決閉鎖及聯(lián)鎖功能的準(zhǔn)確可靠操作，徹底解決向清煤斜下大量撒煤的問題，本文將具體作法總結(jié)如下。

1 問題的分析

該礦原主井絞車系采用JKMD-4×4（Ⅲ）E落地式多繩摩擦輪提升機(jī)，由直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電氣控制系統(tǒng)采用全數(shù)字控制磁場(chǎng)換向SCR-D系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，具有較好的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，能實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。控制系統(tǒng)分全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、驗(yàn)繩操作。調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用德國進(jìn)口原裝6RA23全數(shù)字調(diào)節(jié)器。操作系統(tǒng)采用美國進(jìn)口原裝GE90-30可編程序控制器。實(shí)際生產(chǎn)的需要GE90-30退出運(yùn)行時(shí)，經(jīng)操作轉(zhuǎn)換開關(guān)可使提升機(jī)在GE90-30退出的事故狀態(tài)下轉(zhuǎn)入繼電器方式簡(jiǎn)易開車。此外，當(dāng)整流柜或變壓器一組發(fā)生事故時(shí)，通過方式轉(zhuǎn)換柜，可將其脫離系統(tǒng)，提升機(jī)可在降低功率下滿載半速運(yùn)行。

該礦立井裝載設(shè)備主要由斗箱、溜槽、閘門、控制缸和測(cè)重裝置組成。如圖1所示。

圖1 立井裝載機(jī)結(jié)構(gòu)組成示圖

2 技術(shù)改進(jìn)途徑和技術(shù)改進(jìn)關(guān)鍵

（1）利用整塊式繼電器作為主要控制部件，設(shè)計(jì)控制各設(shè)備。

（2）閉鎖及聯(lián)鎖關(guān)系；通過計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的閉鎖及聯(lián)鎖關(guān)系。

（3）確定各繼電器容量及參數(shù)。

（4）繼電器的容量大小配合要符合使用要求；閉鎖及聯(lián)鎖關(guān)系要符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作狀況；整個(gè)系統(tǒng)要滿足井下防爆要求。

3 控制系統(tǒng)方案的改進(jìn)

該控制系統(tǒng)改進(jìn)的思路：應(yīng)用整塊式繼電器適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強(qiáng)的特點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)制作一套裝載操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密的閉鎖及聯(lián)鎖功能，確保主井正常生產(chǎn)。

改進(jìn)后的操作控制系統(tǒng)主要是通過判斷箕斗到位與否以及箕斗位置與翻板位置是否一致的關(guān)系，并通過控制定量斗扇形門的開啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了定量斗扇形門的開或關(guān)；通過控制定量斗煤位高低來控制皮帶的啟停及皮帶與給煤機(jī)的閉鎖功能。主要功能的工作原理論述如下。

4 控制系統(tǒng)的工作原理

（1）當(dāng)上左箕斗到位時(shí)：工作原理如圖2所示。

第一，主井上井架箕斗到位開關(guān)信號(hào)SQ 1控制24V繼電器K1，使之吸合，其常開接點(diǎn)K14閉合，裝載下右到位指示燈H3點(diǎn)亮，同時(shí)其另一常開接點(diǎn)K12閉合。

第二，按正常動(dòng)作程序，翻板應(yīng)保持在左到位狀態(tài)，此時(shí)磁性接近開關(guān)DW1動(dòng)作，其接點(diǎn)閉合，使繼電器K4吸合，其常開接點(diǎn)K43閉合，點(diǎn)亮翻板左到位指示燈H1，同時(shí)其另一常開接點(diǎn)K41閉合。

第三，常開接點(diǎn)K12、K41的閉合，為打開定量斗扇形門提供了必要條件。此時(shí)，若需向箕斗裝煤，按定量斗扇形門開啟按鈕SB2，使小容量繼電器K3吸合，其常開接點(diǎn)K31閉合，K3自保，使電磁閥G2帶電，打開定量斗扇形門開始裝煤。

第四，裝煤結(jié)束后可手動(dòng)按扇形門關(guān)閉按鈕SB1或者通過箕斗離開到位位置K12或K22斷開繼電器K3回路，使K3釋放，電磁閥G2失電，扇形門關(guān)閉，完成裝煤動(dòng)作。

第五，裝煤結(jié)束后，按信號(hào)按鈕帶動(dòng)井上和井下聲光信號(hào)，完成信號(hào)傳輸。

（2）當(dāng)上右箕斗到位時(shí)：其控制工作原理如圖3所示。

主井上井架箕斗到位開關(guān)信號(hào)SQ2控制24V繼電器K2吸合，其常開接點(diǎn)K24閉合，點(diǎn)亮箕斗下左到位指示燈H4，同時(shí)使電磁閥G1帶電，翻板自動(dòng)翻至右到位。

當(dāng)翻板翻至右到位時(shí)，磁性接近開關(guān)DW2動(dòng)作，使繼電器K5吸合，并點(diǎn)亮翻板右到位指示燈H2。

繼電器K2、K5的吸合，使常開接點(diǎn)K22、K51均閉合，由于此串接線路與K12、K41的串接線路相并聯(lián)，其隨后的工作過程與上左箕斗到位時(shí)（3）條以后的內(nèi)容相同。

（3）當(dāng)箕斗不到位時(shí)：工作原理如圖3所示。繼電器K1、K2均不吸合，翻板保持在左到位狀態(tài)，繼電器K3不能形成回路，定量斗打不開。

（4）正常裝煤時(shí)：工作原理如圖4所示。若定量斗扇形門處于打開位置，即磁性接近開關(guān)DW3不動(dòng)作，則繼電器K6釋放，其常開接點(diǎn)K62所帶指示燈H5滅，由于常開接點(diǎn)K61串接在皮帶控制回路中，使皮帶繼電器P1達(dá)不到吸合條件，因此不能開動(dòng)皮帶向定量斗裝煤，以防將煤卸入井底。

圖2 上左箕斗到位時(shí)工作原理圖

圖3 上右箕斗到位時(shí)和箕斗不到位時(shí)工作原理

圖4 正常裝煤時(shí)工作原理圖

當(dāng)定量斗扇形門關(guān)閉時(shí)，磁性接近開關(guān)DW3動(dòng)作帶動(dòng)繼電器K6吸合，使H5燈點(diǎn)亮，同時(shí)常開接點(diǎn)K61閉合，為皮帶控制回路的接通提供了必要條件，此時(shí)按下皮帶啟動(dòng)按鈕SB3，通過回路AC36使繼電器P1吸合，其常開接點(diǎn)P14閉合，繼電器P1自保。其常開接點(diǎn)P12、P13的閉合為1#、2#給煤機(jī)的啟動(dòng)提供通路。

皮帶開啟后，可根據(jù)需要通過按SB4、SB5啟動(dòng)按鈕開啟1#、2#給煤機(jī)向定量斗裝煤。當(dāng)定量斗中煤位達(dá)到額定裝煤量時(shí)，煤位電極開關(guān)DW4接點(diǎn)閉合，繼電器K7吸合，其常閉接點(diǎn)K71斷開繼電器P1的控制回路，皮帶自動(dòng)停止，繼電器P1的常開接點(diǎn)P12、P13同時(shí)斷開給煤機(jī)繼電器G1、G2的控制回路，完成整個(gè)裝煤過程。其PLC的具體外部接線端如圖5所示，其輸出輸入端代號(hào)及作用詳見表1。

表1 I/O接口

5 應(yīng)用效果

經(jīng)綜合比較和實(shí)踐證明，新系統(tǒng)投入運(yùn)行后，克服了原系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)能力差、故障點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高且難以查找的弊端，既能夠確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，又能夠代替原PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密可靠的閉鎖及聯(lián)鎖功能。能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

[1]陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.

[2]洪曉華.煤礦運(yùn)輸提升[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[3]張學(xué)成.工礦企業(yè)供電[M].高等教育出版社，1999.

[4]田淑珍.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.