[发明专利]一种闸控失效监测保护装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山提升机液压制动用闸控系统紧急制动性能监测与制动失效情况下的电气制动保护等关键矿山安全技术领域，具体是一种适用于矿山提升系统的闸控失效监测保护装置。

背景技术

提升系统作为矿山生产的咽喉环节，主要由三大部分组成：电控系统、闸控系统、机械系统，其中闸控系统是保障提升机安全的最后一道，也是最重要的一个环节。闸控系统均基于本质安全原则设计，即在失电、停车及紧急制动状态时处于施闸制动状态。因此，正常情况下提升系统的设计都是基于闸控系统安全可靠的前提的，但闸控系统作为一个复杂的电气、液压耦合控制系统，难免会出现偏离其本质安全的特殊工况，如：油路堵塞、PLC死机等，从而导致闸控系统制动失效。

现有提升系统一旦发生紧急制动故障，电控系统将不再参与电气制动控制，而完全依靠闸控系统通过液压控制闸盘的摩擦力制动，电控系统不再参与任何的后续监测与电气制动，所以一旦出现上述闸控系统失效情况，将导致坠罐、冒顶等严重的安全事故。因此，有必要对闸控性能进行实时监测，并对闸控失效工况的检测及相应的应对措施进行研究，提出完善的解决方案，研制相应的控制设备。

发明内容

针对现有矿山提升电控系统在闸控系统监测与失效保护方面的不足，本发明提供一种闸控失效检测保护装置及控制方法，根据闸控安全继电器状态、制动开始及结束时的行程、速度实际值，完成对闸控系统紧急制动时的制动性能的监测，为闸控系统的预防性维护提高了依据；根据闸控安全继电器状态、最大制动减速度及制动时运行速度，可实现闸控失效的自动诊断，并直接向传动系统发出电气制动指令，避免了故障的进一步扩大。该装置有助于提高提升系统的安全性。

闸控失效监测保护装置，采用独立的UPS电源、PLC、增量式编码器，保证了监测与保护功能与电控系统的相互独立性；编码器信号直接接入PLC高速计数通道，用于位置及速度检测；闸控系统安全回路继电器直接接入PLC开入点，用于判断制动起始时刻；PLC输出控制指令直接与传动装置的控制端子连接，用于控制二次电气制动，无需改动电控系统控制逻辑；所有检测与保护功能全部由装置PLC内部程序完成。

本发明的控制方法为：

（1）当安全回路继电器由“1”变“0”时，PLC模块内部计时器开始计时，并记录当前时刻由增量式编码器检测实际行程值S1和速度值V1；

（2）当速度减到0m/s时，停止计时并记录当前计时器记录的时间T1及实际行程值S2，则相应的制动性能指标为：制动时间为T1；制动距离ABS为S1-S2；制动减速度a=V1/T1，如果制动减速度小于1.5m/s²则发出报警信息，并将所有检测信息在人机界面上实时显示并记录；

（3）当发生紧急制动时，PLC模块根据当前由增量式编码器检测的实际速度值V1，按照制动减速度为1.5m/s²计算减速时间记为T2，并启动计时器T3；

（4）当T3-T2>3s时若速度仍没有减到0m/s，则PLC模块输出点Q1状态由“0”变为“1”，电气制动控制继电器吸合，使能传动装置给电机二次上电进行电气制动，并在人机界面上显示相应报警信息。

本发明的有益效果是：

1)实现了对闸控系统制动性能的连续监测与记录，为闸控系统的预防性维护提供了参考；

2)实现了对闸控失效状态的自动诊断及传动装置的二次上电电气制动控制，避免了故障的进一步扩大化；

3)数据记录及报警指示均采用人机界面HMI，通讯协议采用MPI标准工业协议，系统结构简单，操作方便，信息全面、直观；

4)装置独立于电控系统，不影响原有提升系统的开车逻辑及工艺保护，有利于提高提升系统的安全性。

附图说明

图1闸控失效监测保护系统构成。

图2闸控失效监测保护系统电气原理图。

图中：1、闸控系统，2、闸控失效监测保护装置，3、增量式编码器，4、整流变压器，5、传动装置，6、电机、滚筒，7、罐笼或箕斗，8、HMI人机界面，9、UPS电源，10、开关电源，11、PLC模块，12、电气制动控制继电器。

具体实施方式

如图1和图2所示，闸控失效监测保护装置输入信号包括闸控系统1的安全回路继电器状态、增量式编码器3的脉冲信号，被控对象为传动装置5，闸控失效监控保护控制柜2内主要设备包括：人机界面8、UPS电源9、开关电源10、PLC模块11 CPU312C、电气制动控制继电器12。