基于plc的主井以重定载系统研究硕士学位论文.doc

山东科技大学工程硕士学位论文 绪论 PAGE \* MERGEFORMAT 38 1绪论 1.1背景 随着煤炭资源在现代工业中的地位越来越重要，矿山提升及装载系统作为矿井咽喉部位在现代煤矿开采中体现出愈发重要的地位。但是，目前我国部分地区煤矿，一些年产120万吨以下的中小型煤矿提升装载设备落后，采用设备多为国产或前苏联时期进口，使用年限较长，存在隐患繁杂且突出，需进行升级改造。装载设备的改造作为矿山提升的重点设备，保证其安全可靠运行显得十分重要。 1.2 主井以重定载系统存在问题及解决方法 当前的以重定载控制系统，除了提升煤重的测量本身就缺乏准确可靠性以外，目前部分装载设备采用各类继电器作为基本控制部件，但是继电器对井下潮湿、高温等恶劣环境适应能力差故障率较高。因而，本课题要解决的主要问题就在于设计出一套对煤重信号煤重信号能准确获取，如何高效、可靠运行以重定载系统，最大程度的发挥提升潜力，确保矿山企业的利润。它在控制以重定载的同时，还应与其它装载提升设备实现闭锁，进而实现主井装载过程的自动化。在其控制部分的设计建模过程中，针对上述装载设备存在的各类问题，提出以下急需解决的问题。 1.2.1煤重信号的可靠测量 影响其可靠性、高效性的分析：为了获得定量装载箕斗中的煤重，一般测量传感器(如压磁传感器、压力应变传感器等)被置于潮湿、多尘的定量装载箕斗下方，致使这些电气测量传感器故障率普遍偏高，无法长期正常工作，特别是在井下潮湿环境下。为了解决这个问题，就必须改变传感器的类型，以使得称重现场无电气量。重量信号的采集、转换，分析、输出，是本定重系统的关键，合适压力传感器的选择尤为重要，如何寻找一种抗干扰能力强的新型替代品是急需解决的难题【2】。 1.2.2采用PLC系统实现以重定载设备的逻辑控制优点 可编程逻辑控制器故障率低、工作稳定，调试周期短，维修方便易懂，可随时接入矿井环网【3】。 以重定载控制系统所控制的对象为井下的装载称重系统，其工业环境比较恶劣，对系统安全性、可靠性要求比较高，输入输出以开关量居多，用PLC进行控制是比较适宜的。本设备选取的核心部件为日本三菱公司FX系列可编程逻辑控制器，并使用了一些特殊的信息处理方式，以有效解决以往存在的各类问题与隐患【6】。 硬件设备以三菱PLC可编程控制器为核心，输入输出端口部分采用继电器优化，实现各种复杂的逻辑关系控制。精简设备部件及各采样、传动设施，确保装载设备安全高效运行。 山东科技大学工程硕士学位论文 系统整体初步设计 2系统整体初步设计 2.1 提升及装载方法原理 2.1.1提升原理 图2.1提升系统的原理图 Fig. 2.1The principle diagram of the main hoisting system 在进行控制系统设计之前，先要熟悉提升流程及装载流程，分析其中的关键环节和存在的故障隐患，为控制系统的设计打下基础。如图2.1所示,提升系统原理图。它主要由以下几部分组成【8】： (1)提升机 上图中矿井提升机。经由主提升信号人员发出升降信号，实现矿石的提升。 (2)箕斗 箕斗是主井提升设备主要设备，被用作输送煤炭。包括连接装置、斗体、卸载装置。 (3)井底装载系统 井底以重定载装载系统包括煤仓、输煤皮带、输煤机和称重装置。 箕斗井底到位， 且左定量装载箕斗已完成称重，则定量装载箕斗在装载控制系统的控制下完成向箕斗的装载。与此同时，输煤机也在控制系统的控制下完成对右定量装载箕斗的称重【1】。若左箕斗已装好煤，则控制系统应及时向井口车房发出提升信号，从而实现左斗的提升和右斗的下放。按照设计逻辑循环往复，完成预定提升任务、目标。 2.1.2装载方式及原理 按照煤重测量方式的不同，装载系统可分为定时、定容、定重三类【】。 (1)定时装载 定时装载的原理为：在一定时间范围做好装煤设备的装载。其多采用时间继电器设定给煤时间从而进一步控制给煤设备的装载量。由于井下不同水平出煤的颗粒大小、松散度、含水量有所不同，而且皮带输煤机同一时间内输送的煤的重量差异较大，其装载极差。 (2)定容装载 “定容”，顾名思义就是根据计量斗仓中煤的体积的大小来确定其重量。同定时测量一样，由于井下出煤的容重差异问题，使得装载只能按容重大的定位。运行效率不高，造成资源的浪费，同时对矿井的提煤产量统计造成一定误差【9】。 (3)以重定载 以重定载的原理为利用各类传感器及各种工控设备等控制设备直接测量装载设备中的煤重，与其他两