PLC在操車系統后備保護中的應用

董 軍，曹 莊，郭金陵

(兗礦集團興隆莊煤礦，山東 兗州 272102）

兗礦集團興隆莊煤礦副井提升系統擔負著礦井的人員、物料及矸石上下井的提升工作。由于副井口設備的運行狀況復雜，所以對操車設備安全穩定運行提出了更高的要求。原操車系統2006年安裝，曾出現一次操車系統推車機因電磁閥誤動作，導致推車機在非正常工作狀態下動作，對升降人員及設備構成重大安全隱患。為此，決定對其PLC控制程序進行保護優化，為副井的安全提升消除隱患。

一、原因分析

副井操車系統推車機為TB6型銷齒推車機，其程序控制模塊為SIMATIC S7-300，CPU315-2DP，可實現調車、推車，并且推車機小車可以進入罐籠推車，操車系統設備布置示意圖見圖1。

圖1

由于推車機的活動范圍廣、推力大，再加上井口工況復雜，所以保證推車機安全運行、可靠控制非常必要。曾出現因液壓站推車機電磁閥未回零位，罐籠在到達上井口水平正常停車后在搖臺動作時，系統產生壓力，導致推車機向前誤動作，而此時罐籠里面有人員，如果推車機進入罐籠，后果嚴重。為杜絕此類事故，分析其主要原因為：（1）液壓站推車機電磁閥未回零位，液壓系統一旦有壓力就會造成推車機動作。（2）輸出模塊D0接點損壞，造成推車機電磁閥吸合。（3）其他線路故障，造成推車機電磁閥吸合。研究決定從電氣上采取措施使推車機誤動作時能夠立即自動關停液壓站油泵，避免發生事故。

二、改造前的情況(見圖2)

圖2

1.推車機前進：罐籠到達水平位置，有了罐籠到位信號，信號工發出絞車停點信號，進出側搖臺落下，并且有了搖臺落到位信號，安全門才能打開，有安全門開到位信號，前阻打開或后阻打開（前阻和后阻相互閉鎖），且有到位信號，并且推車機前限位開關沒有觸發，轉動操作臺面板上的推車旋轉開關，推車機前進開關I1.7閉合，Q1.7吸合，推車機前進繼電器閉合，帶動液壓站推車機前進電磁閥吸合，使推車機液壓馬達運轉，從而使推車機前進，到了前限位開關位置后推車機停止運行。

2.推車機后退：有了罐籠到位信號、停點信號，推車機前進沒有動作，推車機后退限位開關沒有觸發，轉動操作臺上的推車機旋轉開關，推車機后退開關I1.5閉合，Q1.6閉合，推車機后退繼電器閉合，帶動液壓站推車機后退電磁閥吸合，使推車機馬達向后運轉，推車機向后運行，到達后限位開關位置推車機停止運行。

3.控制過程存在的缺陷：在推車機的全部電氣控制過程中，其終端只到PLC的輸出繼電器，對推車機實際位置只有前后限位控制，而對系統壓力情況沒有反饋辨別功能，所以此系統對推車誤動作，不能起到保護作用。

三、改造方案

1.改造方案：因推車機每次操作完必須回到后限位，后限位開關控制點M5.0參與絞車閉鎖，否則絞車不能啟動。利用原推車機的后限位開關為觸發信號，操作臺上的推車機前后開關斷開為條件，以液壓泵站啟動操作開關為故障復位，用蜂鳴器報警引起操作工注意，并通知維修工處理故障。

2.程序控制原理：（以井上單罐推車機為例，見圖3）

圖3

（1）推車機在正常運行狀態下，推車機前進開關I1.7閉合，推車機后退時，推車機后退開關I1.5閉合。兩點取反使延時繼電器T100呈斷電狀態，切斷SR觸發器200.3的觸發回路，所以不管推車機的后到位開關如何動作，SR觸發器200.3不會觸發，馬達錯誤中間繼電器M200.2不會動作，液壓站油泵不會停止。推車機在運行中停止時，雖然推車機的操作開關都回位了，但是這時推車機早已脫離后到位開關，也就沒有負跳沿檢測輸出，所以馬達錯誤M200.2不會動作，液壓泵不會停止。綜上所述，推車機在正常操作狀態下不起作用。

（2）當罐籠停在正常停車位置時，有了罐籠到位信號，液壓系統起壓，這時推車機是處在后限位開關位置，推車機操作旋轉開關處于零位，所以延時繼電器T100有電，T100閉合，為SR觸發器200.3作準備。如果這時，因某種故障造成推車機動作，推車機就會脫離后限位位置，后限位開關斷開，立即輸出一個負跳沿檢測信號I6.3去觸發SR觸發器M200.3，從而使馬達錯誤中間繼電器M200.2吸合，斷開1#、2#液壓泵的運行回路，液壓泵立即停止運行，推車機停止動作，從而達到避免推車機誤動作。中間繼電器M200.2閉合的同時Q6.0吸合，蜂鳴器報警。故障排除后，液壓泵啟動開關I0.2啟動液壓泵的同時正跳沿脈沖經M200.5給RS觸發器M200.3復位，解除馬達錯誤故障。其中ST100的作用是：推車機到達后限位，由于機械慣性，在后限位處晃動，后限位開關為磁觸點式，此時推車機操作手柄開關有時已斷開，易出現停泵故障，加一延時繼電器解決問題。

3.改造后的可靠性分析：此保護的關鍵部位是推車機必須停到后限位開關位置，后限位開關必須正常、可靠。因為后限位開關參與了提升機的閉鎖，如不正常，提升機無法啟動。經調試運行和模擬操作，此保護動作靈敏可靠，安全系數高，達到了預想的效果。

四、結束語

興隆莊煤礦副井口操車系統推車機PLC控制程序后備保護自2007年3月份改造后效果明顯，設備故障率顯著降低，對于設備及人員的安全提供了可靠的保障。

[1]可編程序控制器原理、應用、實驗[M].北京：機械工業出版社.