一种基于PLC的变频器绞车系统及其控制方法与流程

本发明涉及煤矿技术领域，更具体的涉及一种基于plc的变频器绞车系统及其控制方法。

背景技术：

随着近年来人们对节能环保的要求，变频器在煤矿井下已经得到广泛应用，主要体现在压风机、通风机、提升设备、绞车、胶带输送机等无极调速方面的应用。使用变频器可以降低电力线路电压波动、减少对电网冲击，并具有可调的加速功能、运行速度和转矩极、受控的停止方式、可控的电机启动电流、可逆运行控制以及减少煤矿机械设备的磨损，可有效降低成本、提高系统稳定性。应用在提升设备、绞车中不仅可减少该设备在起动过程中钢丝绳的拉力及卷绳筒和改向轮所承受的力，而且在下放过程中若不采用变频器，则势能会转化热能而浪费，还会缩短设备使用寿命；现在变频器可将这部分由势能转化的电能反馈电网，做到了节能及势能再度利用。

变频器是高压设备，当前矿用变频器电压630v、1140v，有些已达到3300v，尽管煤矿机构已经对操作人员进行了安全规范培训，但是仍有人员会由于各种原因而忽视安全操作规程，进而导致事故的发生，对人身安全造成威胁。

综上，现有绞车系统人仍存在安全性低的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种基于plc的变频器绞车系统及其控制方法，用以解决现有技术安全性低的问题。

本发明实施例提供一种基于plc的变频器绞车系统，包括：控制台、电抗器、变频器、电机、绞车、矿车、中继器、语音报警器、声光信号器和手持机；

所述控制台控制电抗器的开关，所述控制台依次通过所述电抗器、所述变频器对电机的运行进行控制，所述电机控制绞车的运行；其中，所述电抗器对变频器进行过电压保护和防浪涌冲击；

所述矿车的一端设置有拉力装置，所述拉力装置通过绳索与所述绞车连接，所述拉力装置内设有拉力传感器，所述矿车上设置有处理器和zigbee模块；所述拉力传感器、所述处理器和所述zigbee模块依次电联接；

所述中继器、所述语音报警器、所述声光信号器和所述手持机的数量均为多个，且多个所述中继器、多个所述语音报警器、多个所述声光信号器和多个所述手持机分别均匀布设在煤矿巷道内；控制台通过泄漏电缆依次连接多个中继器，所述控制台通过泄漏电缆依次连接多个语音报警器，以及所述控制台通过泄漏电缆依次连接多个所述声光信号器；多个所述手持机中的每一个手持机与多个中继器的任意一个通过无线连接向所述控制台发送停车信号，当所述控制台接收到停车信号时，控制语音报警器发出“停车”的语音信息和控制声光信号器的红色灯光报警信号变为绿色；

所述控制台用于获取输入密码和判断密码的正确性，用于获取识别卡信息，并将所述识别卡信息与预先存取的多个识别卡信息进行匹配，以及用于依次通过变频器、电机启动绞车，并在绞车启动过程中控制语音报警器发出“绞车准备起动”的语音信息和控制声光信号器发出红色灯光信号；

所述绞车上设置有霍尔速度传感器；霍尔速度传感器用于采集绞车的转速并传送至控制台，控制台通过绞车转速判断绞车的行驶速度是否超速，如果超速，则停止变频器，同时控制语音报警器发出“超速停车”的语音信息和控制声光信号器红色灯光报警信号变为绿色；

所述拉力传感器获取拉力值，并将获取的拉力值依次通过处理器、zigbee模块和多个中继器的任意一个发送至控制台，控制台根据接收到的拉力值与预先设定的拉力值进行比较，通过比较结果控制变频器的工作状态和声光信号器的工作状态。

本发明实施例提供一种基于plc的变频器绞车系统的控制方法，包括：

s1、控制台获取输入密码，并判断输入密码的正确性，如果输入密码正确，则执行步骤s2；

s2、控制台获取识别卡信息，并将所述识别卡信息与预先存取的多个识别卡信息进行匹配，当匹配成功时，将电抗器打开；

s3、启动绞车，并在绞车启动过程中，控制台控制语音报警器发出“绞车准备起动”的语音信息，并控制声光信号器发出红色灯光信号；绞车启动后，控制语音报警器发出“正在行车，禁止行人”的语音信息；

s4、在绞车运行过程中，霍尔速度传感器采集绞车的转速传送至控制台，控制台通过绞车转速判断绞车的行驶速度是否超速，如果超速，则停止变频器，同时控制语音报警器发出“超速停车”的语音信息和控制声光信号器红色灯光报警信号变为绿色；

s5、当控制台接收到停车信号时，停止变频器的运行，并通过语音报警器发出“停车”的语音信息；同时控制声光信号器红色灯光报警信号变为绿色；

s6、当控制台接收到拉力值时，将所述拉力值与预先设定的拉力值进行比较，通过比较结果控制变频器的工作状态和声光信号器的工作状态。

可选地，将所述拉力值与预先设定的拉力值进行比较，通过比较结果控制变频器的工作状态和声光信号器的工作状态，包括：

当所述拉力值大于或等于第一阈值时，停止变频器，并控制声光信号器的红色灯光报警信号变为绿色；

当所述拉力值小于所述第一阈值且大于或等于第二阈值时，控制台控制变频器运行；

当所述拉力值小于第二阈值时，停止变频器，并控制声光信号器红色灯光报警信号变为绿色。

可选地，当所述拉力值小于所述第一阈值且大于或等于第二阈值时，控制台控制变频器运行包括：

当所述拉力值小于第三阈值且大于或等于第二阈值时，控制台增大变频器的输出频率；

当所述拉力值小于所述第一阈值且大于或等于第三阈值时，控制台减少变频器的输出频率。

可选地，在停止变频器，并控制声光信号器的红色灯光报警信号变为绿色的同时，并控制语音报警器发出“停车”的语音信息。

本发明实施例中，采用密码校验和识别卡信息校验双重验证方式，做到了非合法人员不能起车，保障了绞车的安全运行。当巷道内出现了影响矿车安全运行的状况后，巷道内的工作人员可通过手持机上的急停按钮来直接关闭变频器，停止绞车的运行，实现了及时停车，避免了危险事故的发生；同时还可通过语音报警器和声光信号器发出相应的语音和灯光报警信号，不仅可避免行车时人员进入巷道，而且还便于查找和分析故障点，对出现故障的绞车及时维修。另外，通过设置拉力传感器，可通过拉力来判断矿车的安全状态，进而自动调节绞车的速度，使地施工安全性提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于plc的变频器绞车系统的连接结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于plc的变频器绞车系统的控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

1、控制台；2、电抗器；3、变频器；4、电机；5、绞车；6、矿车；7、中继器；8、语音报警器；9、声光信号器；10、手持机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种基于plc的变频器绞车系统的连接结构示意图。如图1所示，包括控制台1、电抗器2、变频器3、电机4、绞车5、矿车6、中继器7、语音报警器8、声光信号器9和手持机10。

具体地，如图1所示，该控制台1控制电抗器2的开关，该控制台1依次通过该电抗器2、该变频器3对电机4的运行进行控制，该电机4控制绞车5的运行；其中，该电抗器2对变频器3进行过电压保护和防浪涌冲击；

该矿车11的一端设置有拉力装置，该拉力装置通过绳索与该绞车5连接，该拉力装置内设有拉力传感器，该矿车11上设置有处理器和zigbee模块；拉力传感器、处理器和zigbee模块依次电联接。

该中继器7、该语音报警器8、该声光信号器9和该手持机10的数量均为多个，且多个该中继器7、多个该语音报警器8、多个该声光信号器9和多个该手持机10分别均匀布设在煤矿巷道内；控制台1通过泄漏电缆依次连接多个中继器7，该控制台1通过泄漏电缆依次连接多个语音报警器8，以及该控制台1通过泄漏电缆依次连接多个该声光信号器9；多个该手持机10中的每一个手持机10与多个中继器7的任意一个通过无线连接向该控制台1发送停车信号，当该控制台1接收到停车信号时，控制语音报警器8发出“停车”的语音信息和控制声光信号器9的红色灯光报警信号变为绿色。

该控制台1用于获取输入密码和判断密码的正确性，用于获取识别卡信息，并将该识别卡信息与预先存取的多个识别卡信息进行匹配，以及用于依次通过变频器3、电机4启动绞车，并在绞车4启动过程中控制语音报警器8发出“绞车准备起动”的语音信息和控制声光信号器9发出红色灯光信号。

该绞车5上设置有霍尔速度传感器；霍尔速度传感器用于采集绞车的转速并传送至控制台1，控制台1通过绞车转速判断绞车的行驶速度是否超速，如果超速，则停止变频器3，同时控制语音报警器8发出“超速停车”的语音信息和控制声光信号器9红色灯光报警信号变为绿色。

该拉力传感器获取拉力值，并将获取的拉力值依次通过处理器、zigbee模块和多个中继器7的任意一个发送至控制台1，控制台1根据接收到的拉力值与预先设定的拉力值进行比较，通过比较结果控制变频器3的工作状态和声光信号器9的工作状态。

图2为本发明实施例提供的基于plc的变频器绞车系统的控制方法的流程示意图，具体包括：

s1、控制台获取输入密码，并判断输入密码的正确性，如果输入密码正确，则执行步骤s2。

s2、控制台获取识别卡信息，并将该识别卡信息与预先存取的多个识别卡信息进行匹配，当匹配成功时，将电抗器打开。

s3、启动绞车，并在绞车启动过程中，控制台控制语音报警器发出“绞车准备起动”的语音信息，并控制声光信号器发出红色灯光信号；绞车启动后，控制语音报警器发出“正在行车，禁止行人”的语音信息。

s4、在绞车运行过程中，霍尔速度传感器采集绞车的转速传送至控制台，控制台通过绞车转速判断绞车的行驶速度是否超速，如果超速，则停止变频器，同时控制语音报警器发出“超速停车”的语音信息和控制声光信号器红色灯光报警信号变为绿色。

s5、当控制台接收到停车信号时，停止变频器的运行，并通过语音报警器发出“停车”的语音信息；同时控制声光信号器红色灯光报警信号变为绿色。

s6、当控制台接收到拉力值时，将该拉力值与预先设定的拉力值进行比较，通过比较结果控制变频器的工作状态和声光信号器的工作状态。

可选地，该拉力值与预先设定的拉力值进行比较，通过比较结果控制变频器的工作状态和声光信号器的工作状态，包括：

当该拉力值大于或等于第一阈值时，停止变频器，并控制声光信号器的红色灯光报警信号变为绿色。

当该拉力值小于该第一阈值且大于或等于第二阈值时，控制台控制变频器运行。

当该拉力值小于第二阈值时，停止变频器，并控制声光信号器红色灯光报警信号变为绿色。

其中，当该拉力值小于该第一阈值且大于或等于第二阈值时，控制台控制变频器运行包括：

当该拉力值小于第三阈值且大于或等于第二阈值时，控制台增大变频器的输出频率。

当该拉力值小于该第一阈值且大于或等于第三阈值时，控制台减少变频器的输出频率。

另外，在停止变频器，并控制声光信号器的红色灯光报警信号变为绿色的同时，并控制语音报警器发出“停车”的语音信息。

本发明实施例中，采用密码校验和识别卡信息校验双重验证方式，做到了非合法人员不能起车，保障了绞车的安全运行。当巷道内出现了影响矿车安全运行的状况后，巷道内的工作人员可通过手持机上的急停按钮来直接关闭变频器，停止绞车的运行，实现了及时停车，避免了危险事故的发生；同时还可通过语音报警器和声光信号器发出相应的语音和灯光报警信号，不仅可避免行车时人员进入巷道，而且还便于查找和分析故障点，对出现故障的绞车及时维修。另外，通过设置拉力传感器，可通过拉力来判断矿车的安全状态，进而自动调节绞车的速度，使地施工安全性提高。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。