交流变频提升机PLC冗余控制装置

摘要

一种采用两套完全相同的PLC及其模块的交流变频提升机PLC冗余控制装置，提升机全部数字量输入信号同时送入两个数据采集模块，提升机全部模拟量输入信号分别送入相同的模拟量输入信号至两个数据采集模块，两个数据采集模块采集的数字量输入信号和模拟量输入信号分别送入两个PLC控制器，两个PLC控制器、人机界面和通讯模块相连，两个PLC控制器分别通过两个数据输出模块输出提升机控制信号和提升机模拟调速信号，两个数据输出模块输出的提升机控制信号同时控制变频调速装置，两个数据输出模块输出的提升机模拟调速信号通过比较，速度小的模拟调速信号控制变频调速装置的速度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流变频提升机的控制装置，尤其涉及一种交流变频提升 机PLC冗余控制装置。

背景技术

煤矿交流提升机应用PLC控制是比较成熟的技术，其中控制方法主要有两 种，一种方法是通过改变交流提升机电动机转子电流来实现速度控制，另外一 种方法是通过变频器改变交流提升机电动机电源频率来实现速度控制。

应用可编程控制器PLC来实现交流变频提升机的控制，是比较可靠、稳定、 应用广泛的控制方法；部分交流变频提升机控制，目前虽然也采用了双PLC控 制，但不都是真正意义的冗余控制。部分交流变频提升机PLC控制装置采用一 个PLC主控，另一个PLC监视，当监视PLC检测到主控PLC故障时，监视PLC 报警或者停止提升机工作。部分交流变频提升机PLC控制装置采用一个PLC主 控，另一个PLC监控，监控PLC起到主控PLC的部分保护作用，只在提升机 出现危险工况时，进行保护，停止提升机工作，相当于主控PLC的后备保护。

以上所述交流变频提升机控制装置，包括采用双PLC的控制装置，都存在 两个不足之处：一、监控PLC数据采集不全面，只采集部分特别重要的运行参 数，监控PLC没有完全的控制功能，不能实现冗余控制，当主控PLC故障时， 提升系统停止工作，不能实现连续运转，即使检修，也必须更换主控PLC或者 其故障模块，提升系统才能重新工作。二、提升系统的减速不可靠，由于交流 变频提升机控制装置的自动减速采用的是位置原则，也就是到了一定的位置才 减速，所以，如果主控PLC用于位置检测的测速模块或者速度控制模块出现故 障，提升机就不能正常减速，就会出现过速，引起过速保护。监控PLC没有速 度调节控制功能，只在过速和其他危及安全运行工况时起后备保护作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用两套完全相同的PLC及其模块的交流变频提 升机PLC冗余控制装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种交流变频提升机PLC冗 余控制装置，其特征是：提升机全部数字量输入信号同时送入1#数据采集模块 和2#数据采集模块，提升机全部模拟量输入信号经模拟信号隔离模块隔离、放 大、分配，分别送入相同的模拟量输入信号至1#数据采集模块和2#数据采集模 块，1#数据采集模块采集的数字量输入信号和模拟量输入信号送入1#PLC控制 器，2#数据采集模块采集的数字量输入信号和模拟量输入信号送入2#PLC控制 器，1#PLC控制器、2#PLC控制器、人机界面和通讯模块相连，相互通过通讯 模块通信和交换数据，1#PLC控制器通过1#数据输出模块输出提升机控制信号 和提升机模拟调速信号，2#PLC控制器通过2#数据输出模块输出提升机控制信 号和提升机模拟调速信号，1#数据输出模块输出的提升机控制信号和2#数据输 出模块输出的提升机控制信号同时控制变频调速装置的运行、停止、制动、正 转和反转，1#数据输出模块输出的提升机模拟调速信号与2#数据输出模块输出 的提升机模拟调速信号通过模拟信号比较模块进行比较，速度小的模拟调速信 号控制变频调速装置的速度，从而保证任何单独一个PLC软硬件故障时，提升 机需要减速时可靠减速，变频调速装置直接控制提升机电动机的运行、停止、 制动、正传、反转和运行速度。

本发明的优点效果在于：由于本发明交流变频提升机PLC冗余控制装置采 用两套完全相同的PLC及其模块，两套PLC具备同时对交流变频提升机相同的 控制功能，当一套PLC出现故障时，故障PLC自动失去控制权限，并通过另一 套PLC实现报警。不但提升系统不会因为一套PLC故障而停机。而且，由于速 度控制模块也是冗余的，系统的速度控制采用低速优先原则，能够在需要减速 时可靠减速，解决了原控制装置减速不可靠的问题，实现真正意义上的双PLC 冗余控制，交流变频提升机PLC冗余控制装置采用软件和硬件的自诊断以及硬 件的冗余来实现双PLC冗余控制，使用效果好。

附图说明

图1为本发明的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明如图1所示，交流变频提升机PLC冗余控制装置由1#数据采集模块， 1#PLC控制器，1#数据输出模块，变频调速装置，提升机电动机，模拟信号隔 离模块，人机界面，通讯模块，模拟信号比较模块，2#数据采集模块，2#PLC 控制器，2#数据输出模块等构成。

提升机全部数字量输入信号同时送入1#数据采集模块和2#数据采集模块。

提升机全部模拟量输入信号经模拟信号隔离模块隔离、放大、分配，分别送 入相同的模拟量输入信号至1#数据采集模块和2#数据采集模块。

1#数据采集模块采集的数字量输入信号和模拟量输入信号送入1#PLC控制 器，2#数据采集模块采集的数字量输入信号和模拟量输入信号送入2#PLC控制 器。

1#PLC控制器、2#PLC控制器、人机界面和通讯模块相连，相互通过通讯模 块通信和交换数据。

1#PLC控制器通过1#数据输出模块输出提升机控制信号和提升机模拟调速 信号，2#PLC控制器通过2#数据输出模块输出提升机控制信号和提升机模拟调 速信号。

1#数据输出模块输出的提升机控制信号和2#数据输出模块输出的提升机控 制信号同时控制变频调速装置的运行、停止、制动、正转和反转。从而保证任 何单独一个PLC软硬件故障时，提升机可靠安全控制。

1#数据输出模块输出的提升机模拟调速信号与2#数据输出模块输出的提升 机模拟调速信号通过模拟信号比较模块进行比较，速度小的模拟调速信号控制 变频调速装置的速度，从而保证任何单独一个PLC软硬件故障时，提升机需要 减速时可靠减速。

变频调速装置直接控制提升机电动机的运行、停止、制动、正传、反转和运 行速度(电源频率)。

交流变频提升机PLC冗余控制装置增加了冗余的数据采集模块，采用模拟 信号隔离模块，将模拟信号隔离、分配为完全相同的两路信号供两套PLC数据 采集模块采集。两套PLC同时采集相同的提升机运行数据，由于采集的对象一 致，数据采集模块各自独立、互不干扰，所以，任何一套PLC或其模块故障时， 另一套PLC具有完整可靠的提升机运行数据，以实现完全控制。

交流变频提升机PLC冗余控制装置增加了冗余的数据输出模块，两套PLC 通过各自的数据输出模块(数字量输出、模拟量输出)同时控制提升机的启动、 停止、加速、等速运行、减速、爬行、制动和紧急制动。确保任何单独一套PLC 或其模块故障时，另一套PLC具有完整可靠的控制功能。

交流变频提升机PLC冗余控制装置增加了PLC故障的软件和硬件自诊断功 能。一套PLC自身故障时，自动失去控制功能，由另一套PLC控制。同时，完 好的一套PLC通过软件和硬件的方法自动检测出另一套PLC的运行情况，自动 发出故障报警，并剥夺故障PLC的控制权限。

交流变频提升机PLC冗余控制装置增加了速度控制的模拟信号比较模块， 即采用低速优先的原则，通过模拟信号比较模块对两套PLC输出的速度控制调 节信号进行比较，速度低的模拟信号优先控制调节，当一套PLC出现软件或硬 件减速错误时，另一套PLC确保提升系统可靠减速。

交流变频提升机PLC冗余控制装置软件通过通讯，比较两套PLC的重要参 数的测量误差在允许的范围之内。当误差超出一定范围可能引起同步控制矛盾 时，提醒操作人员确认选择正确的测量参数，确认后，系统自动按确认数值修 正累积误差。保证两套PLC冗余控制的同步。

交流变频提升机PLC冗余控制装置实现了交流变频提升机的双PLC冗余控 制，当任意单独一套PLC或其模块出现故障时，提升系统连续可靠运行。当一 套单独PLC的速度检测、速度控制模块或者软件出现速度控制故障时，提升系 统能可靠减速。

交流变频提升机PLC冗余控制装置用于新交流变频提升机控制系统的设 计。也可用于已经投入的交流变频提升机控制的技术改造工程。仅仅通过增加 冗余部分的PLC、PLC模块、速度比较模块、通讯模块等，并修改原系统的软 件，即可把已经投入的交流变频提升机PLC控制装置改成冗余控制装置，提高 原控制系统的可靠性、安全性等各项性能指标。

本交流变频提升机PLC冗余控制装置在安徽省淮南市东方煤矿主井交流变 频提升机和河南省新密市锦玉煤矿副井交流变频提升机上实施了技术改造工 程。调试阶段，在生产现场模拟单套PLC故障、模块故障等工况，提升系统正 常连续工作。模拟单个PLC的速度检测和速度控制模块故障，提升机能可靠减 速。现在，这两套控制装置运行正常可靠。