基于 PLC 技術(shù)的排土機電氣控制系統(tǒng)研究

王凌峰　潘麒仲

【摘 要】本文闡述了排土機系統(tǒng)的電氣控制組成：高壓進線柜、變壓器饋線柜、干式變壓器、低壓開關(guān)柜、低壓配電柜、小功率照明柜、PLC柜及變頻器柜。針對其復(fù)雜系統(tǒng)，利用PLC技術(shù)，對排土機系統(tǒng)提出詳細(xì)的控制方案。并對設(shè)備現(xiàn)場的實際問題，提出解決方案。

【關(guān)鍵詞】PLC；電氣系統(tǒng)；研究

【Abstract】This article exposit the structure of Spreader Electricity and Control System. The System includes Incoming Feeder Cabinet， transformer feeder Cabinet， Transformer， LV Switchgear Cabinet， LV Distribution Cabinet， Small Power & Lighting Distribution Panel， PLC Panel and VFD Panel. Because of the system is detailed. We use the technique of the PLC and sensor. And then the article provides detailed control project for the complicated system. Finally it advances the resolving projects for the problems from the machines in local.

【Key words】PLC； Electrical System； Research

0 引言

排土機用于將剝離物經(jīng)皮帶機運送至受料臂，然后經(jīng)由卸料臂卸到指定位置。自礦山自動化概念推廣以來，已在金屬礦山及非金屬礦山中廣泛應(yīng)用。而且在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)仍將是在礦山剝離系統(tǒng)中扮演著十分重要的位置。排機的構(gòu)造較為復(fù)雜，影響其運行性能的關(guān)鍵因素之一是與之配套的電氣控制系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)也越來越集成化。因此，排土機的控制系統(tǒng)也必然向著集成統(tǒng)一的方向發(fā)展。

1 PLC及傳感器技術(shù)

PLC全稱為可編程邏輯控制器，它的出現(xiàn)預(yù)示著電氣控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)的融合。通過PLC我們除了可以輕松的對復(fù)雜的控制系統(tǒng)進行控制，同時也可以通過現(xiàn)場總線將現(xiàn)場的設(shè)備信息提供給上級控制設(shè)備。提高了控制系統(tǒng)的可靠性及可傳遞性。傳感器技術(shù)和PLC技術(shù)的融合為設(shè)備的全集成自動化提供了可能。傳感器將現(xiàn)場的溫度、壓力、流量等非電信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號，并為PLC提供連接口，實現(xiàn)與PLC的通信。

2 排土機電氣控制系統(tǒng)組成

排土機分別在主機的配重臂和卸料小車上設(shè)置電氣房，完成排土機系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的高低壓供配電以及控制自動化。排土機所有電氣設(shè)備能在上述露天惡劣環(huán)境下工作。排土機電氣設(shè)備主要包括以下部分：

（1）高壓配電設(shè)備：適用于3.6～12KV三相交流50赫茲電力系統(tǒng)，用于接受和分配電能并對電路實行控制、保護及監(jiān)測。

（2）低壓配電設(shè)備：適用于煤炭、電力、化工、工礦企業(yè)的AC380V、AC660V低配電系統(tǒng)，特別適用于煤炭行業(yè)選煤廠電動機饋出回路多的配電設(shè)備。作為配電室的受電及饋電設(shè)備之用。

（3）變壓器：變壓器采用SCB系列干式變壓器。

（4）PLC控制系統(tǒng)：排土機控制系統(tǒng)PLC系統(tǒng)可采用AB公司Logix5000系列產(chǎn)品。

（5）變頻器：排土機系統(tǒng)行走履帶電機，旋轉(zhuǎn)電機，卸料車行走電機、電纜卷筒均采用變頻器電機，針對不同的電機容量配置機柜型變頻。

（6）人機界面電腦：采用一臺SIEMENS SINAMIC PC677C的工業(yè)平板電腦對系統(tǒng)進行組態(tài)，組態(tài)軟件采用GE公司的Cimplicity軟件，在人機界面上可以顯示排土機所有受控設(shè)備的運行狀態(tài)和報警信息，還可以在人機界面上進行相關(guān)的參數(shù)修改等操作（人機節(jié)界面的操作通過屏幕周邊的薄膜按紐和觸摸式鼠標(biāo)來實現(xiàn)）。

3 排土機PLC及電氣系統(tǒng)方案

排土機及其卸料車是用來接收并排棄來自地面皮帶機上的剝離物，設(shè)備的供電由一個10kV的配電站提供，用一個電纜卷筒連接到設(shè)備上，設(shè)備及其驅(qū)動的操作有兩種可行的模式：“就地模式”和“遠程模式”。每個驅(qū)動（或驅(qū)動系統(tǒng)）附近安裝有就地控制站。每個就地控制站都配有一個“就地/遠程”選擇開關(guān)，來為驅(qū)動裝置選擇一種控制模式。在就地控制站的“就地模式”下，驅(qū)動（或驅(qū)動系統(tǒng)）只能通過就地控制站的按鈕來啟動和停止設(shè)備。此模式下不能進行遠程操作，也不能夠從其他的就地控制站啟動或停止設(shè)備。如選擇就地控制站的就地模式，在操作室控制面板上會顯示其狀態(tài)。選擇就地模式，根據(jù)回路中的人工和設(shè)備保護程序，驅(qū)動裝置以非順序方式運行。此時按動就地控制站的停止按鈕不會發(fā)出警報。位于設(shè)備上的主機急停按鈕，通過硬連接互鎖和24V控制供電隔離，可以停止所有驅(qū)動裝置。如果在就地控制站上選擇“遠程模式”，可以在操控室內(nèi)控制驅(qū)動裝置。此時按動就地控制站上的停止按鈕，則會發(fā)出警報。在“遠程模式”下啟動或停止驅(qū)動裝置，可以通過操作室控制座椅的單獨順序控制或組啟動/停止控制來進行。

設(shè)備的供電為10KV，電纜通過鼓型的卷筒連接在電氣室設(shè)備隔離器上。供電由6kV/400-230V變壓器輸出，并連接在400V驅(qū)動裝置進口接線柜上和400V驅(qū)動裝置變頻進線柜上。在主電氣室內(nèi)設(shè)置一個獨立的CPU站，預(yù)留Profibus，Ethernet配置接口。此分站與中控室之間通過光纖連接進行通訊。控制系統(tǒng)外圍PLC輸入限位信號及PLC輸出信號采用繼電器隔離，電氣房內(nèi)部斷路器，接觸器等控制信號直接接入PLC輸入模塊。畫面制作動態(tài)化，簡單實用，清晰明了。該人機界面可以外接鍵盤和鼠標(biāo)，以方便調(diào)試和檢修。在人機界面上能監(jiān)視每一設(shè)備的運行狀況和參數(shù)（包括卸料小車部分），主要信號見PLC控制系統(tǒng)部分的描述。人機界面和PLC通過以太網(wǎng)進行通訊，保證畫面的刷新速度。人機界面上的所有畫面上的語言可以中英文相互切換。

4 結(jié)束語

排土機電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，控制點繁多。設(shè)備工藝要求高。為了解決上述要求，更加新穎，完善的控制方案必然會替代原有的控制方案。譬如，模糊控制等優(yōu)化的控制方法必然逐漸加入。這也是我未來所努力的方向。

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[責(zé)任編輯：王楠]