折弯机液压支架远程智能监控系统-南通航力重工机械有限公司
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折弯机液压支架远程智能监控系统

发布时间:2018-5-22
  当前大多折弯机液压支架仍沿用人工值守的方式来管理。支架的运行参数从自动记录仪上读取,支架的动作由操作阀完成,不能保证支护效率与安全。
  采用自动化远程监控技术,实现了折弯机液压支架的远程监控,引发了顶板支护由机械化向自动化的变革,提高了折弯机液压支架控制系统的可靠性与稳定性,与高效采煤机相配合加快了工作面推进速度。
  1.系统结构折弯机液压支架控制系统的结构如图6—34所示,系统由数据采集层、设备控制层和管理监控层构成。数据采集层的传感器实时采集折弯机液压支架参数并将其值转换为标准电流信号。从站ET200M接收标准电流信号与电磁阀信号,将其处理为RS485信号。采用PROFIBUS---DP总线技术——一种令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式,实现了从站ET200M和主站PLC300之间的通信。在设备控制层中通过在主站PLC300上扩展工业以太网模块CP343—1,将来自主站数据采集系统的信息传给上位机,并执行上位机的控制指令。管理监控层实时显示折弯机液压支架状态、运行参数、故障信息,同时给控制主站发送控制指令。这样就构成了以PLC为核心的PROFIBUS网络系统,提高了系统的稳定性和可靠性。
  2.控制方式系统采用3种控制方式。
  1)自动控制方式
  PLC根据事先设定的工作时问、工作压力和位移值,采用时间与传感器反馈量相结合的方式。先判断反馈量是否达到预设值。如果达到就执行下一动作;没有达到预设值或者未检测到,而定时时间已到,也执行下一动作。系统自主决策控制折弯机液压支架电液控制阀的启停,折弯机液压支架就可按预定的程序自动实现降柱、移架、升柱、推溜等动作,从而实现无人值守运行。
  2)远程控制方式
  地面监控中心根据实时变化的信息与安全生产需要,在上位机上将控制指令传给主站 PLC300,电磁阀线圈得电后将电信号转换为液压信号,控制各油缸的动作,从而实现远程控制井下折弯机液压支架。
  3)就地控制方式
  3.监控软件
  随着工业自动化水平的提高,监控方案可以灵活地组合。目前国内折弯机监控系统典型的集成方案为SIMANTIC s7和WinCC的结构。WinCC价格比较昂贵,且不能与其他数据库进行交互,会增加系统的扩展费用。因此,在保证系统稳定性、可靠性和经济性的前提下, SIMANTIC S7—300和Force Control成为本系统的首选方案。运用OPC接VI技术,在监控计算机的PCI插槽上安装通信卡CP5613,实现Force Control和PLC300之间的数据传输。
  监控软件主要由安全管理、监控界面、专家报表、事件记录、报警界面和趋势曲线组成,可以方便、快速地监控各台折弯机液压支架。
  (1)安全管理:基于力控组态软件的安全保护机制,设计了董事长、总工程师、科长、班长和操作工5个不同级别的用户,对其设置不同的安全区,限制了对重要生产数据的查看与修改。
  (2)监控界面:如图6—35所示,操作人员点击界面上的降柱、停降柱、伸柱、停伸柱等按钮,PLC接收到信号后控制电磁阀的启停,从而使折弯机液压支架动作;显示并保存当前采高、支架承压、左右立柱压力、下缩量和倾角,为井下支护状况分析、周期来压预报等提供一定的数据依据:推溜位移使输送机磨损降至最低限度,确保输送机和折弯机液压支架之间的相互协调;平衡千斤顶压力保持折弯机液压支架对顶板的良好接触姿态,有助于维持直接顶的稳定;也可以根据实际工况,实现紧急停止、恢复启动、调试、故障清除和运行模式等控制操作。
  (3)专家报表:该专家报表界面将折弯机液压支架支护过程中各参数以直观的表格形式反映。井下折弯机液压支架具有十分庞大的数据,该专家报表界面设计了查询功能,输人查询条件,力控访问数据库便将符合条件的信息显示在报表中,为生产提供有效的分析手段。
  (4)报警界面:系统运行过程中,出现承压超限、压力过大等故障时,就显示报警的详细信息并发出报警提示音,将报警信息保存在实时数据库中,并可以使用报警查询组件显示在异地窗口上,作为事故分析、历史报警信息查询的重要依据。同时支持GSM报警,开发了“报警短信发送精灵”的功能,通过移动网络将报警信息发送到管理者的手机上。  
  (5)趋势曲线:描绘了折弯机液压支架承压、平衡千斤顶压力和推溜位移随时间变化的曲线图,用户可以自主选择一段时间内或者放大任意倍数的蓝线。
  4.控制策略
  PLC具有现成的控制算法,但其算法种类偏少,执行运算速度不高,不能应付复杂的算法,而且在运算中需要占用PLC宝贵的CPU资源。采用力控策略控制器提供的丰富算法与图形化编程语言,结合PC强大的计算能力,弥补PLC的不足,优化了整个控制系统。
  在矿压监测中,折弯机液压支架承受的压力是一个关键的参数。通过折弯机液压支架左右立柱下腔所受的压力与立柱的当前倾角,得到折弯机液压支架当前承压,超过其安全阀设定压力,安全阀就会开启。一旦压力超过折弯机液压支架设计时所能承受的最大压力,就产生报警。
  对模拟量左立柱压力、右立柱压力和立柱倾角采取平均值滤波法(AVEFLT),尽量减轻干扰信号的影响。在控制策略中组态后得到的支架当前承压与额定承受压力相比较,大于额定承受压力,则安全阀开启。将组态好的控制策略下载到PLC中即可运行。剪板机远程在线监测