提升机故障的重要数据采集及监测

龙煤公司鹤岗分公司峻德煤矿 王向华淮南矿业集团潘三煤矿 王 斌



提升机故障的重要数据采集及监测

龙煤公司鹤岗分公司峻德煤矿 王向华
淮南矿业集团潘三煤矿 王 斌

【摘要】针对提升机出现紧急停车事故，上位机同时出现故障，无法调取提升机紧急停车时的位置、电流、速度等重要参数，设计了一套提升机故障时重要数据的采集及监测程序，对提升机在跳闸状态时进行实时监测。

【关键词】紧急停车；上位机故障；数据采集

0 前言

峻德煤矿新井井塔始建于1996年8月，井筒施工同步进行，设备安装于1998年2月，工程由鹤岗矿务局规划设计院设计，鹤岗矿务局建设安装处承建，2000年11月移交峻德矿。

井塔设计安装主提、副提两台摩擦式绞车，井筒为混合提升。井筒直径7m，主提系统为JKM-3.5×6/Ⅲ型多绳摩擦式提升机，传动为ZD285/58型3000kW高转矩直流电机直联滚筒拖动，采用双箕斗的等重尾绳的提升系统，设计服务二水平，担负煤炭提降任务。副提系统为JKM-2.8×6/Ⅲ型多绳摩擦式提升机，配套ZKJ2150/620型1250kW高转矩直流电机直联滚筒拖动，采用单罐笼带平衡锤的等重尾绳的提升系统，设计服务一、二水平，担负人员升降，物料升降任务。这两台提升机电控系统均采用大功率可控硅整流设备，西门子S7可编程控制器，电控部分为全数字控制系统。本设计提升机故障的重要数据采集及监测，就是针对这两台多绳摩擦式提升机而设计。

1 问题的提出

提升机是煤矿生产的重要机电设备之一，提升机的正常运行不仅关系到煤炭的运输，而且承载着煤矿人员的升、入井和物料的运送任务。随着峻德煤矿生产能力的不断提高，提升机的运行次数显著增加，人员和物料的运送任务非常繁忙，提升机每天的运行次数达五、六百勾，日产量高达9000-10000吨。

现代提升机的电控系统是高度机电一体化的产物，往往由大型PLC和数十个外围设备组成。任何一处出现故障都有可能造成提升机紧急停车事故。提升机的电控系统都配有上位机。对提升机的运行状态进行监视，故障发生时，可以利用上位机的软件进行故障原因查找。同时可以从上位机调取提升机紧急停车时的位置、电流、速度等重要参数，便于分析提升机当时的状态，排除故障。因此对提升机运行状态，尤其是提升机发生紧急停车时的运行参数的监测就尤为重要。一旦上位机出现问题，不能在线监视时，并且PLC的软件设计时不会考虑到对这些变量的保持，提升机的正常运行参数和事故状态时的运行数据均无法查找，查找事故原因就会变得很麻烦。因此在绞车的PLC程序中重新设计增加了一段扑捉程序，用来扑捉提升机在故障急停情况下的重要数据，配合使用西门子STEP7程序中的变量表功能，实现了提升机故障时重要数据的采集及监测，使查找故障更方便、快捷。

2 原理

2.1 数据采集

程序原理如图1所示：

图1 程序原理

由于峻德煤矿提升机属于全自动运行，所以程序设计只针对自动运行方式。程序中的MD516为提升机速度，其速度值有正副的变化，CMP是一个比较器，可以使用其大于输出和小于输出。图中只有在正向运行速度大于0.5米/秒和反向运行速度大于-0.5米/秒时，才会输出高电位。或门电路保证在正向或反向超过设定的0.5米/秒速度时都会有输出。速度值设定为0.5米/秒，主要考虑提升机的末端爬行速度设定为0.4米/秒，通常在检修过程中要试验各种保护，设定0.5米/秒的作用实际上是将这一部分出现的故障值过滤掉，减少数据量。

在提升机正常运行情况下，如果安全回路跳闸，与门电路输出高电平，M63.0为高电平上升沿检测功能块，当检测到输入端信号由0变为1出现上升沿变化时，则上升沿检测功能块标志位M63.0被触发。MOVE为赋值功能块，使能端EN输入信号出现从0到1的变化时，将输入端IN的数值赋值给输出端OUT。当提升机安全回路跳闸时，PLC控制程序将提升机在跳闸瞬间的速度值MD516赋值给MD622，深度值MD750赋值给MD630，电流值MD222赋值给MD634，并且被保存下来。直到下一次安全回路动作，上述数据将被刷新。

2.2 数据读取和监测

由于打开控制程序不安全也不方便，通常是在PLC与电脑连机的情况下，直接观察该程序的运行情况，这时只能对一小块程序的运行状况可以有比较直观的监控，监控数据较多时无法在一个页面监控所有数据，翻页查找很不方便。本设计使用STEP控制程序中的变量表，可以方便的实现对各种从二进制到浮点数数据进行编排和实时监控，变量表可以将需要的数据以表格的形式建立起来，统一进行监视，大大的方便了数据的实时监控，便于系统调试和故障查找。

打开项目程序界面，选择新建会出现选项如：功能块FB、数据块DB、功能FC、变量表VAT等选项，选择VAT变量表，即可新建。如图2所示：

将MD622，MD630，MD634三个参数填入变量表，点击监视按钮，打开变量表的在线监视功能，即可随时观察到上述数据。提升机紧急停车时电机励磁电流是284.5A，电枢电流2311.3A，以及速度和紧急停车位置等数据均可以显示。此外，如果需要对监视变量进行修改，可以点击Modify value一栏，输入自己需要的数据值，点击修改，就可以方便的对数据进行修改。如果变量表中加入了二进制数据，例如开关量，由于I输入点的状态是由外部输入电路的状态决定的，O输出点的状态是由PLC内部程序的逻辑运行结果控制的，在系统调试中假如输出条件不具备但是仍然需要高电平输出时，还可以方便的使用变量表的强制功能。强制输出高电平，从而使调试工作变得简单。

提升机出现故障时，通过变量表可以知道提升机在跳闸时的位置、电流、速度等重要参数，极大的方便了故障原因的查找，如果需要保存其他重要数据，例如励磁电流、电机温度、轴承温度、风机风量等可以添加新的赋值功能块进行保存。如果需要保存二进制开关量的变化，则可以通过增加SR或RS触发器来实现。为快速的解决提升机故障提供了有利的依据。

3 结束语

此逻辑控制程序在提升机的控制系统应用后，完成了提升机紧急停车时的运行参数的记录和采集，成功地避免上位机不工作时，提升机发生故障停车时的重要运行参数丢失，使提升机故障查找得到迅速解决。不仅保证了生产而且节约了时间，大大提高了安全生产的效率。

参考文献

［1］田效伍.电气控制与PLC应用技术［M］.上海交通大学出版社出版，2007.

作者简介：

王向华（1973—），女，1997年毕业于鹤岗职工大学机电专业，工程师，现任龙煤公司鹤岗分公司峻德煤矿动力科技术员，主要研究方向：煤矿电气自动化。