ABB提升机液压站电控系统工作原理

王邵卿

(中天合创门克庆煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

ABB提升机液压站电控系统工作原理

王邵卿

(中天合创门克庆煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

ABB提升机液压站电控系统由软件和硬件组成。电控系统运行逻辑和各保护功能通过简易的PLC程序和友好的人机界面展示给维护技术人员，掌握并应用其工作原理是现场技术人员所必备的专业技能知识。

闸控系统；工作原理；监测监控

1 概述

中天合创门克庆煤矿主立井提升系统采用两套ABB型号为JKM-5×6的提升机，并配备两套四台ABB液压站。其液压站采用集成电液控制，电控系统由ABB全新的AC800M型PLC对提升机制动工艺流程进行实时监测与控制，液压系统由集成阀体对各制动器进行敞闸与施闸命令的执行。ABB提升机液压站电控系统和液压液压系统的设计和应用完全符合我国《煤矿安全规程》相关要求，并经过长期实践与应用，技术不断的革新升级，完全满足了现代化矿井提升系统的安全可靠运行要求。

2 电控系统的组成及工作情况

ABB提升机液压站电控系统是基于AC800M型PLC,通过采集外部变量以及设定程序来控制输出，以实现提升机在各种工况下的正常安全运行，其由软件和硬件两部分组成。

2.1 软件部分

ABB提升机液压站电控系统软件采用Compact Control Builder进行编程控制，是电控系统的核心、大脑。Compact Control Builder是基于Windows操作系统下的控制软件，其具有功能块图(FBD)、结构化文本(ST)、指令列表(IL)、梯形图(LD)和顺序功能图(SFC)等五种不同的编程语言。利用Compact Control Builder软件的树状结构特点对液压站电控系统工程项目进行创建、编程和数据库的调用，可使编程人员以及维护人员更清晰的了解整个工程项目。

2.2 硬件部分

ABB提升机液压站电控系统硬件主要由AC800M控制器，模拟量输入输出模块AI810、AI820和AO820，开关量输入输出模块DI810、DO810、DO820，光纤通讯模块TB820V2，BCC闸卡，测速发电机，电源模块，绝缘、电压检测装置，断路器，接触器，230VAC和24VDC继电器以及其他电器元件组成。

（1）AC800M控制器通过Compact Control Builder软件对工程项目进行硬件组态、编程，并采用Module bus和Ethernet两种不同的通讯方式对现场设备进行本地和远程控制。Module bus连接本地I/O站，并采用TB820V2光纤通讯模块对本地I/O站进行扩展，以满足现场所需的I/O点数，Ethernet通讯方式与外部设备Panel 832进行数据交换。

（2）AI820（AI1）采集0～10V闸控手柄给定值和±10V提升机速度及电机电流值，AI820（AI8）采集0～20m/s的0～10V测速发电机电压，六组AI810（AI2、AI3、AI4、AI5、AI9、AI10）模块采集4～20mA范围为0～5mm的闸间隙，另一组AI810(AI6)采集4～20mA、范围为0～100℃和0～25MPa两台液压站的油温和油压，A0820（AO7）输出0～10V直流电压控制V37比例电磁阀的油压。

（3）五组DI810模块检查AC400V、AC230V和DC24V断路器和继电器是否在正常工作状态，同时也检查电磁阀、油温、油位是否正常，执行输入操作台对液压站的选择控制、测试和故障复位等功能，DO810和DO820根据系统中模拟量和开关量的输入执行油泵的启动、电磁阀的动作、系统报警和故障命令等。

（4）AC230V/DC24V电源模块为AC800M控制器及I/O站点和检测回路提供稳压电源，并设计了AC230V欠电压保护和DC24V接地保护，同时装配了两组四块DC24V蓄电池，保证了在系统突发断电情况下仍然可以为BCC闸卡提供后备电源，工作电源和备用电源为系统的安全运行提供了可靠的保障。

（5）两块BCC闸卡根据测速发电机输入的±10V电压及软件命令分别执行对两台液压站进行检测与控制，且两块BCC闸卡单独工作互为监视。

（6）重力下放电源柜包含了充电单元和DC110V电池组及其他附属组件，保证系统在断电情况下可以手动操作将提升机放至水平操作位置。

3 电控系统工作原理

ABB提升机液压站有手动和自动两种工作方式，通过操作台选择开关对DI810模块输入相应的闸控模式。自动模式下只需操作主令手柄，液压站根据提升机运行速度进行敞闸和施闸工作；手动模式下当液压站得到主令手柄给的敞闸信号后根据制动手柄输入的模拟量控制敞闸和施闸的压力。当提升系统安全回路出现故障后，液压站不论是在手动或是自动模式下都将被切断，直接切入闸控设定的程序进行安全制动。

3.1 工作制动

工作制动主要由AC800M控制器和BCC闸卡共同控制实现正常的敞闸和施闸工作。

提升机主控系统开始执行运行命令，并且传动达到预置力矩，主控AC800M将运行命令通过Module bus通讯方式传递给闸系统AC800M控制器，延迟1s后闸控AC800M控制器输出数字量敞闸信号使V32阀得电。在V32阀得电2ms后V37阀得电，BCC闸卡将输入的±10V电压模拟量信号转换成三级电流信号输出控制V37比例阀，使油压逐步升到8.5MPa，100ms后BCC闸卡再次增加给定电流使V37阀油压升至11.5MPa，提升机开始以0.5m/s2的加速度开始爬行，当测速发电机和主编码器检测到速度达到1m/s时，V16阀得电使油压升至全敞闸压力14.5MPa。

当提升机自动运行至1m/s且开始进入低爬运行阶段V16阀失电。闸控系统保持V37阀二次得电压力11.5MPa贴闸运行至停车位，此时敞闸开关量敞闸指令消失，V37延迟300ms后二次给定，使油压降至8.5MPa数字量敞闸指令消失，延时1s后V132后备阀失电，油压经过V132阀开始卸荷当压力降至4.5MPa时模拟量给定油压指令消失，此时V32阀失电，油压经过V32阀全部卸荷，如图1所示。

3.2 安全制动

安全制动是当提升机在运行过程中主控、闸控或传动等系统硬件或软件安全回路出现故障后，安全回路断开而实施的电气安全减速。

提升机所有系统的硬件安全继电器或软件安全回路都在串联方式下工作，各单一系统出现故障都将引发闸控安全回路的跳闸。当系统安全回路跳闸后，液压站油泵和各阀将失电，AC800M控制器退出控制，闸控系统自动切入到安全制动状态，BCC闸卡有两组后备电池给V37和V132阀供电，使系统油压保持在V37阀第二次得电压力8.5MPa的最小贴闸制动力开始运行。BCC闸卡实时检测0～10V测速发电机电压，来控制V37阀的给定电流，使机提升机以1.5m/s2的减速开始制动，当油压降至4.5MPa且速度小于1m/s时V132阀失电，油压经过V9和V132卸回油箱，完成安全制动。

图1 工作制动油压时序图

4 监测监控

闸控系统通过I/O模块实时采集外部变量并通过AC800M控制器进行数据分析，将分析数据通过Ethernet通讯方式传递给Panel 832，将闸间隙、油温、油压、油位、液压阀、断路器及开关和AC800M的运行状态直观的显示在画面上。

在提升系统安全回路闭合的状态下各I/O数据在Panel 832上均显示在正常状态。当提升机执行运行命令时，工作制动命令的执行由主控给的数字量工作信号和闸手柄给的模拟量信号同时输入，否则提升机将断开安全回路，无法开始执行敞闸命令。各阀的工作状态按照AC800M程序和BCC闸卡设定的值开始输出压力，在各阶段如有过压或欠压情况，软件安全回路将被切断，闸控系统进入安全制动。工作或停止状态对闸间隙进行实时监测，检查闸的工作状态在敞闸位还是施闸位，当闸间隙大于或小于AC800M设定值，软件安全回路将被切断，闸控系统将进入安全制动。当闸控系统各断路器、开关等硬件出现故障后，闸控系统硬件安全回路将被切断，提升机无法正常工作或是进入安全制动状态。

5 结语

ABB闸控系统采用AC800M控制器和BCC闸卡共同控制实现各工况下提升运输的安全制动工作，其硬件和软件安全回路的设计及系统故障的轻重分类包含了提升运输中可能出现的各种情况，保证了提升机在高速运行状态下的安全可靠运行。

TD534

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：1671-0711（2017）09（下）-0148-02