本發(fā)明涉及一種基于PLC的防爆液壓絞車控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

防爆絞車常常作為煤礦生產(chǎn)井下運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備使用，絞車的防爆性能對(duì)于保證煤礦生產(chǎn)有著重要意義。目前廣泛使用的防爆方法主要有電控和液壓控制2種，液壓防爆絞車?yán)靡簤合到y(tǒng)的部件與電控絞車相結(jié)合，進(jìn)而組裝成為新型的機(jī)械設(shè)備。整個(gè)防爆絞車的核心部分為液壓控制系統(tǒng)，它對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于PLC的防爆液壓絞車控制系統(tǒng)，能夠提高對(duì)系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性，對(duì)絞車的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)絞車合理保護(hù)，防止事故發(fā)生。同時(shí)控制系統(tǒng)獲得的參數(shù)能夠直觀顯示在操作平臺(tái)上，方便工作人員針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。該系統(tǒng)實(shí)用性、抗干擾能力強(qiáng)，適用于煤礦井下工作環(huán)境。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是。

所述控制系統(tǒng)依靠電液比例進(jìn)行速度控制，油缸將油泵送到減壓閥后進(jìn)入方向閥，最后進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)方向閥工作時(shí)，油液進(jìn)入油缸上腔，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，泵的擺角逐漸變小，絞車速度減慢。當(dāng)方向閥不工作時(shí)，油液進(jìn)入油缸下腔，活塞向上運(yùn)動(dòng)，泵的擺角增大，絞車速度變大。在傳動(dòng)裝置上安裝傳感器能夠獲得絞車的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后得到當(dāng)前速度下的電壓信號(hào)，將測(cè)量信號(hào)與計(jì)算信號(hào)進(jìn)行對(duì)，如果兩者相等，則方向閥的電流為0，活塞不動(dòng)，絞車保持勻速運(yùn)行。當(dāng)絞車需要進(jìn)行減速時(shí)，控制系統(tǒng)利用PLC根據(jù)行程傳遞的信號(hào)使得換向閥、溢流閥工作，實(shí)現(xiàn)絞車速度的自動(dòng)控制。同時(shí)方向閥也會(huì)根據(jù)絞車的速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了絞車速度的雙重控制。

伺服閥處于中位時(shí)，絞車保持速度不變，需要提升速度時(shí)，提升手柄，主泵泵送油進(jìn)入油缸下腔，推動(dòng)活塞上升，增大斜盤傾角，進(jìn)而增大絞車運(yùn)行速度，絞車減速過程與增速過程液壓控制完全相反。整個(gè)絞車運(yùn)動(dòng)速度的改變需要人工進(jìn)行控制，這也使得絞車的運(yùn)行產(chǎn)生安全隱患，工人操作經(jīng)驗(yàn)的不足及井下環(huán)境的特殊容易導(dǎo)致煤礦事故的發(fā)生。

液壓絞車在往下運(yùn)送貨物時(shí)，隨著馬達(dá)轉(zhuǎn)速的逐漸增大，最終其轉(zhuǎn)速會(huì)超過主油泵的最大供給速度，此時(shí)馬達(dá)與主油泵主從方式發(fā)生改變，馬達(dá)帶動(dòng)主油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電反饋方式，系統(tǒng)制動(dòng)力矩產(chǎn)生，逐漸形成超速現(xiàn)象。如果不對(duì)超速狀態(tài)下的控制系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，很容易引發(fā)井下事故。目前主要依靠機(jī)械式保護(hù)裝置，通過控制離心力使得連接點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)。機(jī)械設(shè)備的制造及磨損等因素限制了保護(hù)系統(tǒng)地準(zhǔn)確性和可靠性。

所述控制系統(tǒng)采用磁阻式傳感器進(jìn)行速度的檢測(cè)。傳感器與主軸裝置相連，將速度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電路信號(hào)，為了保證信號(hào)不在傳遞過程中受到干擾，防止信號(hào)失真，最終輸出的電壓信號(hào)與原始信號(hào)頻率相同。經(jīng)過信號(hào)的處理放大，得到頻率轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)，將電壓信號(hào)進(jìn)行f/v變換后輸出直流電壓信號(hào)，在依靠PLC的A/D接口轉(zhuǎn)換為常規(guī)的數(shù)字信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，為后續(xù)的PID控制進(jìn)行準(zhǔn)備。

所述控制系統(tǒng)進(jìn)行超速保護(hù)時(shí)，利用PLC和傳感器監(jiān)測(cè)速度，當(dāng)速度超過設(shè)定范圍時(shí)，PLC控制主油泵停止工作，制動(dòng)系統(tǒng)控制絞車停止運(yùn)行。絞車過卷時(shí)，利用速度傳感器經(jīng)處理后的信號(hào)輸入到PLC計(jì)數(shù)模塊，進(jìn)行行程的測(cè)量和累計(jì)，超過設(shè)定行程，可以認(rèn)為發(fā)生過卷，PLC對(duì)過卷的控制降低了系統(tǒng)故障的概率。PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)⑾到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)直觀的顯示到操作平臺(tái)上，使絞車的運(yùn)行更加直觀，防止因人工操作誤差造成的系統(tǒng)故障。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)能夠提高對(duì)系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性，對(duì)絞車的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)絞車合理保護(hù)，防止事故發(fā)生。同時(shí)控制系統(tǒng)獲得的參數(shù)能夠直觀顯示在操作平臺(tái)上，方便工作人員針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。該系統(tǒng)實(shí)用性、抗干擾能力強(qiáng)，適用于煤礦井下工作環(huán)境。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的液壓控制結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的絞車速度PID控制流程。

圖3是本發(fā)明的信號(hào)處理放大電路。

圖中：1．梭閥；2．比例油缸；3．伺服閥；4．ZBS—H915變量泵；5．差動(dòng)油缸；6．盤閘；7．液壓馬達(dá)；8．卷筒；9．旋轉(zhuǎn)編碼器；10.重物；11．鋼絲繩；12．液控?fù)Q向閥；13．制動(dòng)手柄；14．放大器2；15．電液比例溢流閥；16．驅(qū)動(dòng)手柄；17．控制器18．放大器1；19．電液比例減壓閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1、圖2，控制系統(tǒng)依靠電液比例進(jìn)行速度控制，油缸將油泵送到減壓閥后進(jìn)入方向閥，最后進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)方向閥工作時(shí)，油液進(jìn)入油缸上腔，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，泵的擺角逐漸變小，絞車速度減慢。當(dāng)方向閥不工作時(shí)，油液進(jìn)入油缸下腔，活塞向上運(yùn)動(dòng)，泵的擺角增大，絞車速度變大。在傳動(dòng)裝置上安裝傳感器能夠獲得絞車的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后得到當(dāng)前速度下的電壓信號(hào)，將測(cè)量信號(hào)與計(jì)算信號(hào)進(jìn)行對(duì)，如果兩者相等，則方向閥的電流為0，活塞不動(dòng)，絞車保持勻速運(yùn)行。當(dāng)絞車需要進(jìn)行減速時(shí)，控制系統(tǒng)利用PLC根據(jù)行程傳遞的信號(hào)使得換向閥、溢流閥工作，實(shí)現(xiàn)絞車速度的自動(dòng)控制。同時(shí)方向閥也會(huì)根據(jù)絞車的速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了絞車速度的雙重控制。

伺服閥處于中位時(shí)，絞車保持速度不變，需要提升速度時(shí)，提升手柄，主泵泵送油進(jìn)入油缸下腔，推動(dòng)活塞上升，增大斜盤傾角，進(jìn)而增大絞車運(yùn)行速度，絞車減速過程與增速過程液壓控制完全相反。整個(gè)絞車運(yùn)動(dòng)速度的改變需要人工進(jìn)行控制，這也使得絞車的運(yùn)行產(chǎn)生安全隱患，工人操作經(jīng)驗(yàn)的不足及井下環(huán)境的特殊容易導(dǎo)致煤礦事故的發(fā)生。

液壓絞車在往下運(yùn)送貨物時(shí)，隨著馬達(dá)轉(zhuǎn)速的逐漸增大，最終其轉(zhuǎn)速會(huì)超過主油泵的最大供給速度，此時(shí)馬達(dá)與主油泵主從方式發(fā)生改變，馬達(dá)帶動(dòng)主油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電反饋方式，系統(tǒng)制動(dòng)力矩產(chǎn)生，逐漸形成超速現(xiàn)象。如果不對(duì)超速狀態(tài)下的控制系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，很容易引發(fā)井下事故。目前主要依靠機(jī)械式保護(hù)裝置，通過控制離心力使得連接點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)。機(jī)械設(shè)備的制造及磨損等因素限制了保護(hù)系統(tǒng)地準(zhǔn)確性和可靠性。

如圖3，控制系統(tǒng)采用磁阻式傳感器進(jìn)行速度的檢測(cè)。傳感器與主軸裝置相連，將速度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電路信號(hào)，為了保證信號(hào)不在傳遞過程中受到干擾，防止信號(hào)失真，最終輸出的電壓信號(hào)與原始信號(hào)頻率相同。經(jīng)過信號(hào)的處理放大，得到頻率轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)，將電壓信號(hào)進(jìn)行f/v變換后輸出直流電壓信號(hào)，在依靠PLC的A/D接口轉(zhuǎn)換為常規(guī)的數(shù)字信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，為后續(xù)的PID控制進(jìn)行準(zhǔn)備。

控制系統(tǒng)進(jìn)行超速保護(hù)時(shí)，利用PLC和傳感器監(jiān)測(cè)速度，當(dāng)速度超過設(shè)定范圍時(shí)，PLC控制主油泵停止工作，制動(dòng)系統(tǒng)控制絞車停止運(yùn)行。絞車過卷時(shí)，利用速度傳感器經(jīng)處理后的信號(hào)輸入到PLC計(jì)數(shù)模塊，進(jìn)行行程的測(cè)量和累計(jì)，超過設(shè)定行程，可以認(rèn)為發(fā)生過卷，PLC對(duì)過卷的控制降低了系統(tǒng)故障的概率。PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)⑾到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)直觀的顯示到操作平臺(tái)上，使絞車的運(yùn)行更加直觀，防止因人工操作誤差造成的系統(tǒng)故障。