提升機故障的重要數據采集及監測

龍煤公司鶴崗分公司峻德煤礦 王向華淮南礦業集團潘三煤礦 王 斌

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提升機故障的重要數據采集及監測

龍煤公司鶴崗分公司峻德煤礦 王向華
淮南礦業集團潘三煤礦 王 斌

【摘要】針對提升機出現緊急停車事故，上位機同時出現故障，無法調取提升機緊急停車時的位置、電流、速度等重要參數，設計了一套提升機故障時重要數據的采集及監測程序，對提升機在跳閘狀態時進行實時監測。

【關鍵詞】緊急停車；上位機故障；數據采集

0 前言

峻德煤礦新井井塔始建于1996年8月，井筒施工同步進行，設備安裝于1998年2月，工程由鶴崗礦務局規劃設計院設計，鶴崗礦務局建設安裝處承建，2000年11月移交峻德礦。

井塔設計安裝主提、副提兩臺摩擦式絞車，井筒為混合提升。井筒直徑7m，主提系統為JKM-3.5×6/Ⅲ型多繩摩擦式提升機，傳動為ZD285/58型3000kW高轉矩直流電機直聯滾筒拖動，采用雙箕斗的等重尾繩的提升系統，設計服務二水平，擔負煤炭提降任務。副提系統為JKM-2.8×6/Ⅲ型多繩摩擦式提升機，配套ZKJ2150/620型1250kW高轉矩直流電機直聯滾筒拖動，采用單罐籠帶平衡錘的等重尾繩的提升系統，設計服務一、二水平，擔負人員升降，物料升降任務。這兩臺提升機電控系統均采用大功率可控硅整流設備，西門子S7可編程控制器，電控部分為全數字控制系統。本設計提升機故障的重要數據采集及監測，就是針對這兩臺多繩摩擦式提升機而設計。

1 問題的提出

提升機是煤礦生產的重要機電設備之一，提升機的正常運行不僅關系到煤炭的運輸，而且承載著煤礦人員的升、入井和物料的運送任務。隨著峻德煤礦生產能力的不斷提高，提升機的運行次數顯著增加，人員和物料的運送任務非常繁忙，提升機每天的運行次數達五、六百勾，日產量高達9000-10000噸。

現代提升機的電控系統是高度機電一體化的產物，往往由大型PLC和數十個外圍設備組成。任何一處出現故障都有可能造成提升機緊急停車事故。提升機的電控系統都配有上位機。對提升機的運行狀態進行監視，故障發生時，可以利用上位機的軟件進行故障原因查找。同時可以從上位機調取提升機緊急停車時的位置、電流、速度等重要參數，便于分析提升機當時的狀態，排除故障。因此對提升機運行狀態，尤其是提升機發生緊急停車時的運行參數的監測就尤為重要。一旦上位機出現問題，不能在線監視時，并且PLC的軟件設計時不會考慮到對這些變量的保持，提升機的正常運行參數和事故狀態時的運行數據均無法查找，查找事故原因就會變得很麻煩。因此在絞車的PLC程序中重新設計增加了一段撲捉程序，用來撲捉提升機在故障急停情況下的重要數據，配合使用西門子STEP7程序中的變量表功能，實現了提升機故障時重要數據的采集及監測，使查找故障更方便、快捷。

2 原理

2.1 數據采集

程序原理如圖1所示：

圖1 程序原理

由于峻德煤礦提升機屬于全自動運行，所以程序設計只針對自動運行方式。程序中的MD516為提升機速度，其速度值有正副的變化，CMP是一個比較器，可以使用其大于輸出和小于輸出。圖中只有在正向運行速度大于0.5米/秒和反向運行速度大于-0.5米/秒時，才會輸出高電位。或門電路保證在正向或反向超過設定的0.5米/秒速度時都會有輸出。速度值設定為0.5米/秒，主要考慮提升機的末端爬行速度設定為0.4米/秒，通常在檢修過程中要試驗各種保護，設定0.5米/秒的作用實際上是將這一部分出現的故障值過濾掉，減少數據量。

在提升機正常運行情況下，如果安全回路跳閘，與門電路輸出高電平，M63.0為高電平上升沿檢測功能塊，當檢測到輸入端信號由0變為1出現上升沿變化時，則上升沿檢測功能塊標志位M63.0被觸發。MOVE為賦值功能塊，使能端EN輸入信號出現從0到1的變化時，將輸入端IN的數值賦值給輸出端OUT。當提升機安全回路跳閘時，PLC控制程序將提升機在跳閘瞬間的速度值MD516賦值給MD622，深度值MD750賦值給MD630，電流值MD222賦值給MD634，并且被保存下來。直到下一次安全回路動作，上述數據將被刷新。

2.2 數據讀取和監測

由于打開控制程序不安全也不方便，通常是在PLC與電腦連機的情況下，直接觀察該程序的運行情況，這時只能對一小塊程序的運行狀況可以有比較直觀的監控，監控數據較多時無法在一個頁面監控所有數據，翻頁查找很不方便。本設計使用STEP控制程序中的變量表，可以方便的實現對各種從二進制到浮點數數據進行編排和實時監控，變量表可以將需要的數據以表格的形式建立起來，統一進行監視，大大的方便了數據的實時監控，便于系統調試和故障查找。

打開項目程序界面，選擇新建會出現選項如：功能塊FB、數據塊DB、功能FC、變量表VAT等選項，選擇VAT變量表，即可新建。如圖2所示：

將MD622，MD630，MD634三個參數填入變量表，點擊監視按鈕，打開變量表的在線監視功能，即可隨時觀察到上述數據。提升機緊急停車時電機勵磁電流是284.5A，電樞電流2311.3A，以及速度和緊急停車位置等數據均可以顯示。此外，如果需要對監視變量進行修改，可以點擊Modify value一欄，輸入自己需要的數據值，點擊修改，就可以方便的對數據進行修改。如果變量表中加入了二進制數據，例如開關量，由于I輸入點的狀態是由外部輸入電路的狀態決定的，O輸出點的狀態是由PLC內部程序的邏輯運行結果控制的，在系統調試中假如輸出條件不具備但是仍然需要高電平輸出時，還可以方便的使用變量表的強制功能。強制輸出高電平，從而使調試工作變得簡單。

提升機出現故障時，通過變量表可以知道提升機在跳閘時的位置、電流、速度等重要參數，極大的方便了故障原因的查找，如果需要保存其他重要數據，例如勵磁電流、電機溫度、軸承溫度、風機風量等可以添加新的賦值功能塊進行保存。如果需要保存二進制開關量的變化，則可以通過增加SR或RS觸發器來實現。為快速的解決提升機故障提供了有利的依據。

3 結束語

此邏輯控制程序在提升機的控制系統應用后，完成了提升機緊急停車時的運行參數的記錄和采集，成功地避免上位機不工作時，提升機發生故障停車時的重要運行參數丟失，使提升機故障查找得到迅速解決。不僅保證了生產而且節約了時間，大大提高了安全生產的效率。

參考文獻

［1］田效伍.電氣控制與PLC應用技術［M］.上海交通大學出版社出版，2007.

作者簡介：

王向華（1973—），女，1997年畢業于鶴崗職工大學機電專業，工程師，現任龍煤公司鶴崗分公司峻德煤礦動力科技術員，主要研究方向：煤礦電氣自動化。