Назад в библиотеку

Программно-аппаратный комплекс управления и защиты шахтных подъемных машин

Авторы: М.К. Бочаров, А.А. Дубинский, А.Б. Кац
Источник: Украинский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования с опытно-экспериментальным производством [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ukrniive.com.ua/ru/

Аннотация

М.К. Бочаров, А.А. Дубинский, А.Б. Кац – Программно-аппаратный комплекс управления и защиты шахтных подъемных машин. Применение современных средств микропроцессорной техники с программно-аппаратными компонентами, выполняющими функции управления различными типами главного привода шахтных подъемных машин,в управлении и защите шахтных подъемных машин.

Постановка проблемы 

При проектировании новых и модернизации существующих поверхностных шахтных подъемных машин (ШПМ) актуальной задачей является применение современных программируемых средств управления и визуализации на основе микропроцессорных контроллеров и промышленных персональных компьютеров, соединенных в единую информационно-управляющую систему.

Цель исследования

Внедрение программируемой микропроцессорной техники предоставляет новые возможности для управления ШПМ, реализации защитных функций, функций контроля оборудования и диагностики неисправностей, а также для визуализации текущего состояния параметров технологического процесса. Благодаря этому повышаются безопасность, надежность, производительность и точность отработки управляющих воздействий. Подобные системы обладают следующими преимуществами: 

Результаты исследований

Структура такого программно-аппаратного комплекса (рисунок 1) включает следующие устройства. 

Структура системы управления главным приводом и технологической автоматикой подъемной установки

Рисунок 1 – Структура системы управления главным приводом и технологической автоматикой подъемной установки

  1. Устройство контроля скорости и положения подъемных сосудов. Основными функциями устройства являются определение положения и скорости движения подъемных сосудов в стволе, формирование требуемой тахограммы движения, защита от превышения допустимой скорости, а также контроль целостности кинематической цепи и датчиков положения и скорости. Кроме программного самоконтроля работы, устройство осуществляет перекрестную проверку вычисленных сигналов скорости и положения сосудов с непосредственно измеряемыми сигналами, поступающими от независимых датчиков – абсолютного датчика положения и импульсных датчиков скорости. Защита от превышения максимальной скорости и переподъема сосудов дополнительно осуществляется аппаратными средствами независимо от основного контроллера. Для устранения погрешности вычисления положения, связанной с вытяжкой канатов и износом фрикционных накладок на барабанах ШПМ, устройство выполняет автоматическую синхронизацию в нижнем положении сосуда по путевому выключателю. Одним из наиболее подходящих для выполнения описанных функций с высокой точностью, быстродействием и надежностью является микропроцессорный контроллер AC800M [1] производства фирмы ABB Automation, широко применяемый для управления электроприводами ШПМ и специально ориентированный для контроля подъемных установок всех типов. 
  2. Устройство управления подъемом. Устройство предназначено для обработки управляющих воздействий, поступающих с пульта управления машиниста подъема, управления главным приводом, вспомогательными приводами, системами рабочего и предохранительного торможения. Независимо от типа главного привода устройство может базироваться на контроллере AC800M или на аналогичных контроллерах других производителей. 
  3. Главный привод. В настоящее время для одно- и двухбарабанных, а также для многоканатных ШПМ могут применяться следующие виды электроприводов: 
  4. Для приводов с полупроводниковыми преобразователями встроенный в преобразователь контроллер может легко интегрироваться в систему с устройством управления приводом и регистратором параметров, для привода с реостатным регулированием целесообразно применять отдельный контроллер управления. 

  5. Регистратор параметров.Это устройство выполняет функции хранения и отображения информации о работе всех элементов ШПМ, позволяет осуществить диагностику, контрольные тесты, быстрый поиск неисправностей [2]. 
  6. Регистратор выполнен на базе промышленного компьютера под управлением операционной системы Windows с необходимыми устройствами расширения и стандартной клавиатурой. Сохраняемая и отображаемая информация содержит следующие разделы: 

  7. Пульт машиниста подъема. Пульт включает следующие органы управления и устройства индикации:

В целом система управления организована в виде локальной сети с использованием быстродействующих каналов для обмена информацией между устройствами автоматики, главным приводом, пультом управления, системами стволовой сигнализации и связи и системой диспетчеризации (см. рисунок 1). Основу структуры представляет локальная промышленная сеть на базе протоколов Profibus или Modbus. Для связи с видеотерминалом пульта управления и системой диспетчеризации может использоваться сеть Ethernet. Датчики подъемной установки подключены к входам модулей ввода-вывода контроллеров, входящих в состав программно-аппаратного комплекса. Через систему стволовой сигнализации поступает информация от датчиков в стволе, системы загрузки-разгрузки и пультов местного управления и средств связи, находящихся в шахте. 

Выводы 

Применение современных средств микропроцессорной техники позволяет реализовать унифицированную систему с программно-аппаратными компонентами, выполняющую функции управления различными типами главного привода шахтных подъемных машин, режимами аварийного торможения, измерения, контроля, отображения и хранения информации о положении и скорости подъемных сосудов. Такая система легко интегрируется в единую АСУТП угольного предприятия.

Список использованной литературы

  1. ABB Control IT for AC 800M/C, Control Software and Tools, Copyright. 1999 ABB 3BSE 029 301 .
  2. Дубинский А.А., Кац А.Б., Рутберг Л.Н., Марейченко И.В. Интерактивная система отображения информации о состоянии подземных подъемных машин // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб.науч.тр. УкрНИИВЭ. – Донецк: ООО Юго-Восток, Лтд, 2006. – С. 330–335.