用感應(yīng)開(kāi)關(guān)對(duì)礦井提升機(jī)進(jìn)行高程測(cè)量

李超穎

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051)

用感應(yīng)開(kāi)關(guān)對(duì)礦井提升機(jī)進(jìn)行高程測(cè)量

李超穎

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051)

高程測(cè)量在現(xiàn)代化礦機(jī)提升機(jī)中發(fā)揮著重要的作用，能否精準(zhǔn)地進(jìn)行高程測(cè)量關(guān)系著提升機(jī)能否安全的運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)，該文主要闡述用感應(yīng)開(kāi)關(guān)模擬旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行提升機(jī)高程進(jìn)行測(cè)量的方法。

高程測(cè)量；感應(yīng)開(kāi)關(guān)；旋轉(zhuǎn)編碼器

0 引 言

礦井提升機(jī)是礦山行業(yè)最常用的設(shè)備之一，提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，卷筒高程是非常重要的參數(shù)，通過(guò)該參數(shù)可以檢測(cè)提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，提升容器的實(shí)際位置，進(jìn)而精確地控制提升機(jī)的運(yùn)行。現(xiàn)有技術(shù)是通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器或測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，但部份提升機(jī)電控改造時(shí)，卷筒側(cè)不具有編碼器接口，從而無(wú)法安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，而且編碼器造價(jià)高，受干擾可能性大，而測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)量精度太低，不能滿足控制要求。

1 礦井提升機(jī)工作原理

電機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩滾筒,收放鋼絲繩。通過(guò)拖動(dòng)裝置來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和速度，要求主要是滾筒轉(zhuǎn)速即鋼絲繩運(yùn)動(dòng)速度、方向和制動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠性。

2 旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理

光電碼盤有A、B、Z三相輸出，A相和B相輸出占空比為50 %的方波。A、B 2組脈沖相位差90°，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，碼盤每旋轉(zhuǎn)一周，A相和B相輸出固定數(shù)目的脈沖。當(dāng)碼盤正向旋轉(zhuǎn)時(shí)(cw)，A相比B相超前1/4個(gè)周期；當(dāng)碼盤反向旋轉(zhuǎn)時(shí)(ccw)，B相比A相超前1/4個(gè)周期。計(jì)數(shù)過(guò)程由可編程計(jì)數(shù)器或微處理器內(nèi)部定十?dāng)?shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，當(dāng)需控制的電機(jī)數(shù)量較多時(shí)，采用FPGA實(shí)現(xiàn)會(huì)更為簡(jiǎn)單。而Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。

3 硬件系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用兩門子 S7-300系列 PLC，CPU采用 315-2PN/DP。S7-300控制系統(tǒng)采用開(kāi)放和通用的以太網(wǎng)、TCP/IP技術(shù)的自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)，提供開(kāi)放式OPC數(shù)據(jù)接口，通過(guò)以太網(wǎng)、TCP/IP技術(shù)與上級(jí)管理系統(tǒng)相連實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的連接，分享數(shù)據(jù)，協(xié)同工作。

感應(yīng)開(kāi)關(guān)采用奧托尼克斯公司的 PRT18-8DO接近開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)是與運(yùn)動(dòng)部件無(wú)機(jī)械接觸而能動(dòng)作的位置開(kāi)關(guān)，亦稱無(wú)接觸開(kāi)關(guān)或無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)。它可通過(guò)運(yùn)動(dòng)的金屬體接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)面，無(wú)接觸壓力自動(dòng)發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)繼電器或邏輯電路。因其具有體積小、頻率響應(yīng)快、重復(fù)精度高、工作電壓范圍寬、抗干擾性能好、無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)火花、無(wú)噪聲、耐振動(dòng)以及安裝調(diào)試方便使用、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

4 感應(yīng)開(kāi)關(guān)高程測(cè)量系統(tǒng)

在卷筒連接軸處安裝90°的弧形鐵板，用感應(yīng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)鐵板的兩端，見(jiàn)圖1。來(lái)模擬旋轉(zhuǎn)編碼器的A、B相輸出，A相和B相輸出占空比為50%的方波。當(dāng)卷筒正向旋轉(zhuǎn)時(shí)(cw)，A相感應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出脈沖信號(hào)到PLC，待卷筒正向旋轉(zhuǎn)90°B相感應(yīng)開(kāi)關(guān)再輸出脈沖到PLC，此時(shí)PLC程序增加高程值；當(dāng)碼盤反向旋轉(zhuǎn)時(shí)(ccw)，A、B相感應(yīng)開(kāi)關(guān)輸出順序反之；PLC程序減少高程值；卷筒每旋轉(zhuǎn)一周，A相和B相輸出4個(gè)的脈沖。PLC程序通過(guò)感應(yīng)開(kāi)關(guān)脈沖的先后順序、數(shù)量、頻率計(jì)算得出提升機(jī)的實(shí)際高程及運(yùn)行速度、方向，見(jiàn)圖2。

圖1 感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝圖

圖2 接線圖

5 程 序

A "BMQ-A"

FP "JT1_MC1"

= "MC11_SSY"

檢測(cè)卷筒A相接近開(kāi)關(guān)有上升沿輸出

AN "BMQ-A"

FP "JT1_MC2"

= "MC12_XJY"

檢測(cè)卷筒A相接近開(kāi)關(guān)有下降沿輸出

A "BMQ-B"

FP "JT2_MC1"

= "MC21_SSY"

檢測(cè)卷筒B相接近開(kāi)關(guān)上升沿輸出

AN "BMQ-B"

FP "JT2_MC2"

= "MC22_XJY"

檢測(cè)卷筒B相接近開(kāi)關(guān)下降輸出

A "S10-GCFW1"

A "S11-XGJHF"

JNB _001

L 0.000000e+000

T "JT_SD"

_001: NOP 0

對(duì)齊井底對(duì)高程下校準(zhǔn)

A "S10-GCFW2"

A "S11-SGJHF"

JNB _002

L -8.696780e+003

T "JT_SD"

_002: NOP 0

對(duì)齊井口對(duì)高程上校準(zhǔn)

A(

A "MC11_SSY"

AN "BMQ-B"

O

A "MC12_XJY"

A "BMQ-B"

O

A "MC21_SSY"

A "BMQ-A"

O

A "MC22_XJY"

AN "BMQ-A"

)

JNB _003

L "JT_SD"

L 1.000000e+000

-R

T "JT_SD"

_003: NOP 0

以上幾種動(dòng)作，都視為卷筒正轉(zhuǎn)，從而數(shù)字高程進(jìn)行增加。

A(

A "MC21_SSY"

AN "BMQ-A"

O

A "MC22_XJY"

A "BMQ-A"

O

A "MC11_SSY"

A "BMQ-B"

O

A "MC12_XJY"

AN "BMQ-B"

)

JNB _004

L "JT_SD"

L 1.000000e+000

+R

T "JT_SD"

_004: NOP 0

以上幾種動(dòng)作，都視為卷筒反轉(zhuǎn)，從而數(shù)字高程進(jìn)行減少。

A(

L "JT_SD"

L 4.978854e-002

*R

T #gc1_1

AN OV

SAVE

CLR

A BR

)

JNB _005

L #gc1_1

L "Schneider".JKGD

+R

T "Schneider".SJGC

_005: NOP 0

通過(guò)計(jì)算將每個(gè)脈沖的變化距離復(fù)制給程序，從而程序可以精確的計(jì)算得出卷筒現(xiàn)在的高度和實(shí)際高程。

AN M 12.0

JNB _006

L "JT_SD"

T "Schneider".DDYBC

_006: NOP 0

A M 12.0

L S5T#1S

SD "T-36"

NOP 0

NOP 0

NOP 0

A "T-36"

R M 12.0

A M 0.5

FP "1S_mczj"

= "1S_MC"

計(jì)算出每一秒接近開(kāi)關(guān)的脈沖變化數(shù)，再根據(jù)每個(gè)脈沖的變化計(jì)算出卷筒的速度。

A "1S_MC"

JNB _007

L "Schneider".SJGC

L #gc1

-R

T #gc2

_007: NOP 0

A "1S_MC"

JNB _008

L "Schneider".SJGC

T #gc1

_008: NOP 0

L #gc2

L 0.000000e+000

==R

= "Speed_0"

判斷卷筒速度是否為零，如果為零通過(guò)拖動(dòng)裝置輸出零速轉(zhuǎn)矩，以確保卷筒不滑動(dòng)。

L #gc2

L 4.226183e-001

/R

T "Schneider".SPEED_JT

NOP 0

CALL "I->R"

Input_I:="S_Speed"

Output_R:=#speed1

NOP 0

CALL "I->R"

Input_I :="S_Speed"

Output_R:="Schneider".SPEED_MOT

NOP 0

L #speed1

L 2.000000e+004

/R

T #speed4

NOP 0

L #speed4

L 6.440265e+000

*R

T #speed2

NOP 0

檢測(cè)裝置通過(guò)PRIFIBUS通訊傳遞來(lái)的數(shù)值，再根據(jù)計(jì)算得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，然后和接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到的卷筒速度進(jìn)行比較，如有偏差再進(jìn)行后期程序處理，以保證提升機(jī)安全可靠的運(yùn)行。

L "Schneider".SPEED_JT

L #speed2

-R

T #speed3

NOP 0

A(

A(

O(

L #speed3

L 1.000000e+000

>R

)

O(

L #speed3

L -1.000000e+000

)

)

L S5T#2S

SD T 35

NOP 0

NOP 0

NOP 0

A T 35

)

AN "S15-AQJS"

S "GZ_CSBMQ"

A "S8-GZFW"

R "GZ_CSBMQ"

如偏差值過(guò)大，則視為該系統(tǒng)的測(cè)速功能出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，待把故障排除后，才能重新運(yùn)行提升機(jī)，以確保提升機(jī)的安全性。

6 結(jié) 語(yǔ)

高程的測(cè)量值對(duì)于提升機(jī)的運(yùn)行是至關(guān)重要的參數(shù)，用旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行測(cè)量，造價(jià)高、抗干擾能力差；用測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度太低達(dá)不到控制要求；改用感應(yīng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于測(cè)速發(fā)電機(jī)的測(cè)量值，而且造價(jià)低，安裝方便，基本不受外環(huán)境的影響，進(jìn)而達(dá)到精確、安全的控制提升機(jī)運(yùn)行的目的。

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Height Measurement for Mine Hoist with Induction Switch

LI Chaoying

(Kunming Engineering & Research Instituteof Nonferrous Metallurgy Co., Ltd., Kunming 650051, China)

Height measurement plays an important role in the modernization of mine hoist. The precise height measurement affects the safe running of hoist in the best working state. This paper describes the main methods of measuring the hoist height by simulating the rotary encoder with induction switch

height measurement; induction switch; rotary encoder

2016-02-22.

李超穎(1987-)，男，上海人，助理工程師.主要研究方向：電氣設(shè)計(jì).

TD63+

B

1004-2660(2016)01-0047-04