Автоматизированные системы управления непрерывными

Транспортными линиями

Все типы серийной выпускаемой аппаратуры автоматизированного управления конвейерными линиями имеют узкое целевое назначение. Все операции пуска и остановки линии, кроме выбора маршрута и подачи общего токового сигнала, осуществляются автоматически. За счет этого достигается простота схемных решений, пульт управления получается простым и для запуска линии требуется один оператор.

Совершенствование аппаратуры автоматизированного управления кон­вейерными линиями осуществляется по трем направлениям:

переходом на более современную элементарную базу;

изменением структуры аппаратов;

расширением функциональных возможностей аппаратуры.

Комплекс автоматизированного управления конвейерами АУК.1М пред­назначен для управления и контроля работы стационарных и полустацио­нарных неразветвленных конвейерных линий. Комплекс АУК.1М совместно с пультом управления ПРЛ может использоваться для управления разветв­ленными конвейерными линиями.

Передача команд управления и сигнализации в комплексе осуществляет­ся по двухпроводной линии и проводу «земля».

Пуск конвейерной линии (рис. 1.5) осуществляется командами, выдавае­мыми с пульта управления по проводам 1, 2 на блоки управления. После на­жатия кнопки «Пуск» на пульте управления по линии подается звуковой предупредительный сигнал.

Рисунок 1.5 – Принципиальная схема управления аппаратуры АУК.1М

По прошествии 5 сек. с пульта управления на первый блок управления поступает сигнал пусковой полярности, что приво­дит к выдаче с блока управления сигнала на запуск первого конвейера. Пус­катель выключается и начинается разгон конвейера.

При достижении кон­вейером заданной скорости включается его реле скорости и обеспечивает подачу сигнала пусковой полярности на блок управления второго конвейера, происходит запуск конвейера и т.д. При включении реле скорости в послед­нем блоке управления сигнал пусковой полярности поступает в блок конце­вого реле БКР, с выхода которого по проводам 2 и «земля» выдается коман­да на прекращения пуска на пульт управления, в результате чего полярность сигнала с пусковой меняется на рабочую, реле в блоке БКР отключается и все аппараты управления переводятся в режим контроля. Число включив­шихся конвейеров фиксируется прибором-указателем. Оператор может пре­кратить запуск в любой момент нажатием кнопки «Сигнал», что приводит к отключению реле КЗ и К2 и прекращению пуска. Дозапуск оставшихся кон­вейеров производится повторным нажатием кнопки «Пуск».

Оперативная остановка конвейерной линии осуществляется нажатием кнопки «Стоп» на пульте управления, в результате чего отключается реле К5 и реле К4 пульта управления и реле К1 всех блоков управления. При на­жатии кнопки «Стоп» на блоке управления останавливается конвейер, управляемый этим блоком, и все последующие конвейеры по направлению против грузопотока. Аварийная остановка конвейера или экстренное прекращение запуска ли­нии осуществляются замыканием накоротко голых проводов или с помощью кабель тросового выключателя КТВ-2, а также под действием средств защи­ты и контроля работы конвейеров. В аппаратуре предусмотрен режим мест­ного управления отдельными конвейерами при проведении ремонтоналадочных работ.

Работа комплекса. При подаче напряжения питания на трансформатор Т1 пульта управления включается реле КЗ и своим контактом разрывает цепь питания реле К1. При кратковременном нажатии на кнопку «Пуск» пульта управления в нем включаются и блокируются реле К5 и К4.

Одно­временно поступает питание на реле К1 с выпрямительного моста УЗ—У6. оно включается и своим контактом замыкает цепь питания всех реле К2, расположенных в блоках управления.

Через 5 с включается реле времени К2 и в линию подастся напряжение пусковой полярности («+» на зажим 1, «—» на зажим 2), в результате чего в первом блоке управления вклю­чаются реле К1 и К12. Последнее своим контактом подключает питание промежуточному реле пускателя, что приводит к запуску первого конвейера. При достижении первым конвейером заданной скорости от сигнала датчика скорости включается реле скорости КЗ первого блока управления и подает пусковую полярность на реле К1 второго блока управления, проис­ходит запуск второго конвейера и т. д. до запуска всей конвейерной линии. При включении концевого реле К13 БКР (рис. 1.6) отключаются реле КЗ и К2 (см. рис. 1.5) в пульте управления. Это приводит к отключению реле К13 БКР, включению реле КЗ и отключению К7 в пульте управления и прекра­щению подачи предупредительного сигнала. В линию поступает рабочая полярность, и все реле К1 в блоках управления питаются через контакты собственных реле A3 и через контакт реле КЗ предыдущего блока, чем обес­печивается режим контроля и зашиты и отключение всех конвейеров после аварийно отключившегося в направлении против грузопотока.

Реле К4 служит дляобеспечения нулевой зашиты схемы при снятии напряжения и аварийного отключения при замыкании проводов 1 и 2.

Реле КЗ и К1 применяются для осуществления предпусковой и кодовой звуковой сигнализации, а также прекращения запуска.

Реле К5 используется для осуществления запуска конвейерной линии. Отключение реле К5 происходит при нажатии кнопки «Стоп» пульта управле­ния, отключении реле К1, замыкании реле К13 БКР (рис. 1.6), срабатывании аварийного реле К4 (см. рис. 1.1) блока управления или замыкании проводов 1,2.

Рисунок 1.6 – Принципиальная схема блока управления конвейером аппаратуры Аук.1М

Реле отключения линии Кб служит для обеспечения совместной работы комплекса АУК.1М с пультом ПРЛ.

В блоке управления (см. рис. 1.6) реле К1 предназначено для приема и вы­дачи сигнала управления приводом конвейера в автоматическом режиме. При запуске оно обтекается током пусковой полярности, а после запуска – рабочей полярности. В рабочем режиме реле К1 каждого блока управления питается через контакт реле скорости КЗ данного блока управления. Реле К1 включает вторичное реле управления К12, которое служит для: включения искробезопасных цепей магнитных пускателей; исключения самоблокиров­ки реле К7 данного блока управления при замыкании на «землю» провода 1и наличии предпускового сигнала; исключения вероятности самовыключения реле К1 последующего блока управления при аналогичном замыкании; обеспечения начала отсчета выдержки времени на включение схем питания реле КЗ и К4.

Реле К2 служит для включения звукового сигнала перед пуском конвей­еров, а также для осуществления кодовой или аварийной сигнализации.

Блок контроля заштыбовки БЗ совместно с электродным датчиком слу­жит для контроля уровня транспортируемой горной массы в местах пере­грузки с конвейера на конвейер.

Блок отсчета времени и телефона БОВТ служит для отсчета времени длительности предпускового сигнала в ремонтном режиме работы, отсчета времени между пусками электродвигателей двух приводного конвейера и за­держки на отключение реле К6 от действия блокировочных устройств и усиления сигнала телефона.

Узел контроля скорости предназначен для выполнения: выдержки вре­мени между пусками конвейеров, входящих в линию: контроля движения рабочего органа конвейеров; контроля снижения скорости тягового органа конвейера до 75% номинальной: выдержки времени на передачу звукового сигнала при аварийном отключении и заштыбовке.

При применении голых проводов в качестве цепей управления экстрен­ная (аварийная) остановка линии (или прекращение пуска) осуществляется замыканием голых проводов 1 и 2 (аналогично режиму затянувшегося пуска).

При прокладке цепей управления кабелем к зажимам пульта 2 и 6 подсое­диняется двухжильный телефон­ный кабель, в разрыв которого по линии включаются кабель-тросовые выключатели КТВ-2. В последнем выключа­теле КТВ-2 ставится концевой диод, создающий цепь для срабатывания реле K6. Экстренная (аварийная) остановка линии (или прекращение пуска) осу­ществляется воздействием на теле­фонный кабель усилием 50–70 Н. При этом размыкаются кон­такты в кабель-тросовом выключателе, что приводит к от­ключению реле K6 (РОЛ), которое контактом K6.2 отключает реле K3 (РН), разрывающее цепь пусковой или рабочей полярности тока. При этом на пульте загорается красная лампа HL3 (ЭОЛ).

Для управления разветвленной конвейерной линией разработан пульт ПРЛ, который обеспечивает возможность управления линией, имеющей до пятиответвлений при общем количестве конвейеров 60 штук. Пульт можно устанавливать как в шахте, так и на поверхности. В комплект ПРЛ входят: блок питания БП, программный блок управления и сигнализации БУС и блоки индикации БИ1, БИ2.

Функциональная схема пульта управления ПРЛ представлена на рис. 1.7.

Пульт ПРЛ обеспечивает:

выбор и пуск каждого маршрута с автоматическим прекращением пуска после окончания пуска последнего конвейера;

пуск части конвейеров маршрута и последующий пуск остановившихся конвейеров без остановки работающих:

оперативное отключение каждого ответвления независимо от состояния других ответвлений;

автоматическое отключение ответвления при отключении соответствующего конвейера основного (центрального) направления;

селективную подачу кодового звукового сигнала на любое ответвление и соответственно селективный прием световых и звуковых или только свето­вых сигналов с любого ответвления;

автоматическую подачу предупредительного сигнал при пуске ответвле­ний;

дуплексную телефонную связь между оператором и абонентами блоков управления аппаратуры и возможность приема усиленных речевых сигна­лов;

визуальную информацию о числе одновременно включенных конвейеров в каждом ответвлении и на центральном направлении;

нулевую защиту, отключающую конвейер при снятии напряжения питания с пульта ПРЛ.

БУС – программный блок управления и сигнализации; БП – блок питания;

БИ1, БИ2 – блоки индикации; ОПУ – пульт основного направления; ПУ1-ПУ2 – пульты ответвлений; Б1-Б60 – блоки управления конвейерами; БКР – блок концевого реле;

М – микрофон; Т – телефон; Гр – громкоговоритель

Рисунок 1.7 – Функциональная схема пульта управления ПРЛ

Описание стенда

Краткая характеристика лабораторного стенда:

1) имитируемый технологический процесс – неразветвленная конвейер­ная линия, состоящая из трех ленточных конвейеров;

2 технические средства автоматизации конвейерной линии – комплекс АУК.1М (АУК-10ТМ-68);

3) в комплект аппаратуры входят: пульт управления с выносным прибо­ром-указателем, три блока управления, блок концевого реле;

4) к пульту и каждому блоку управления подключаются телефонная трубка и взрывозащищенная сирена;

5) к блоку управления каждого конвейера подключаются: датчик зашты­бовки ДЗШ-2, аппарат контроля температуры обечайки приводного барабана АКТЛ-1, датчик скорости ленты УПДС-2, датчики схода ленты КСЛ-2, ка­бель-тросовый выключатель КТВ-2, взрывозащищенный магнитный пуска­тель приводного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым рото­ром;

6) перечисленные узлы комплекса схематически изображаются на лице­вой панели стенда с соответствующей привязкой к ним реальных органов управления и сигнализации;

7) соединение всех звеньев комплекса осуществляется через зажимы, соот­ветствующие приведенным в разделе 2 принципиальным электри­ческим схемам;

8) стенд имитирует работу следующих элементов пульта управления: кно­пок «Пуск», «Стоп», «Сигнал», лампы экстренной остановки линии ЭОЛ;

9) реальный стрелочный прибор-указатель аппаратуры в учебном стенде заменяют три световых индикатора, соответствующих работе приводных электродвигателей конвейеров в автоматическом режиме.

10) стенд имитирует работу следующих элементов блоков управления: кнопок «Стоп», «Сигнал», «Проверка», переключателя режима управления (местное/автоматизированное), красной ЛК и зеленой ЛЗ сигнальных ламп;

11) стендом предусмотрена возможность имитации аварийных и экстрен­ных ситуаций на любом конвейере линии по сигналам с датчиков скорости (применяется аналоговый сигнал), схода ленты, заштыбовки, аппаратов кон­троля температуры, а также кабель-тросовых выключателей;

12) дополнительно стенд обеспечивает световую индикацию подачи на стенд питания, работы приводных электродвигателей конвейеров, сирен и всех электромагнитных реле, входящих в электрические схемы пульта и бло­ков управления;

13) стенд обеспечивает подачу звукового сигнала в предусмотренных слу­чаях;

14) алгоритмы управления, контроля и сигнализации учебного стенда пол­ностью согласуются с приведенными принципиальными электрическими схемами аппаратуры АУК;

15) стендом имитируются следующие функции аппаратуры:

- автоматический последовательный пуск конвейеров, включенных в ли­нию, в порядке, обратном направлению грузопотока, с необхо­димой выдерж­кой времени между пусками отдельных приводов (5 с);

- пуск с пульта управления как всей, так и части конвейерной линии;

- дозапуск с пульта управления части конвейерной линии без отключе­ния работающих конвейеров с подачей предупредительного звукового сиг­нала;

- возможность местного управления любым конвейером в ремонтно-нала­дочном режиме;

- контроль времени пуска каждого конвейера (5 с);

- автоматическое отключение двигателя конвейера при аварийном ре­жиме и соответственное отключение всех конвейеров, подающих груз на аварий­ный конвейер;

- возможность оперативной (кнопками пульта или блока управления) и экс­тренной (при помощи кабель-тросовых выключателей) остановки (пре­кращения пуска) линии или конвейера;

- автоматическое аварийное отключение конвейера при следу­ющих нару­шениях: разрыве ленты либо сниже­нии ее скорости более чем на 25% от но­минальной (по сигналам с датчика скорости); сходе ленты в сторону; завале мест перегрузки (зашты­бовке); недопустимом пе­регреве при­водного бара­бана;

- выдержка времени на отключение реле скорости (2 с);

- блокировка, исключающая возможность пуска конвейерной ли­нии без пре­дупредительного сигнала;

- блокировка, обеспечивающая в период пуска отключение пуска­емого дви­гателя в случае, если двигатель не разогнался в течение заданного вре­мени (5 сек.);

- блокировка, исключающая возможность пуска конвейера после аварий­ного отключения (при срабатывании реле аварии, которое снимается с маг­нитной фиксации кнопкой «Стоп» блока управления);

- автоматически подавае­мый при каждом пуске конвейерной линии преду­предительный звуковой сигнал;

- оперативная звуковая кодовая двусторонняя сигнализация как при рабо­тающей, так и при неработающей конвейерной линии;

- звуковая сигнализация длительностью 10 с при сходе ленты или зашты­бовке мест пересыпа с конвей­ера на кон­вейер;

- прерывистая звуковая сигнализация длительностью 10 с при автоматиче­ской аварийной оста­новке любого конвейера по линии (по сигна­лам датчика скорости или аппарата контроля температуры);

- световая сигнализация у привода конвейера, указывающая на исправ­ное или аварийное состояние конвейера (при помощи ламп ЛК и ЛЗ);

- контроль на пульте управления количества работающих кон­вейеров (по прибору-указателю).

Внешний вид передней панели лабораторного стенда представлен на рисунке 1.8.

Здесь схематически изображены три ленточных конвейера линии, у каждого из которых расположены: блок управления, приводной электродви­гатель, магнитный пускатель ПМВИ, кабель-тросовый выключатель КТВ, аппарат контроля температуры барабана АКТ и датчики (заштыбовки ДЗ, скорости ленты ДС, схода ленты ДСЛ). К последнему блоку управления под­соединен блок концевого реле.

На месте приема горной массы расположен пульт управления линией с выносным прибором-указателем. На рисунке по­казано соединение всех элементов аппаратуры через соответствующие принципиальным электрическим схемам зажимы.

Срабатывание аппарата контроля температуры, кабель-тросового выключа­теля, а также датчиков заштыбовки и схода ленты имитируется пе­реключением соответствующего тумблера из положения «0» в положение «1». Изменение сигнала датчика скорости ленты конвейера осуществляется ручкой переменного резистора, вокруг которой изображена шкала с отметкой скорости 75% от номинальной. Работа приводных электродвигателей отра­жается светодиодами. Каждый блок управления содержит тумблер переклю­чения режима управления (автоматизированное/местное) и кнопки управле­ния «Стоп», «Сигнал», «Проверка», а также светодиоды сигнальных красной ЛК и зеленой ЛЗ ламп.

Пульт управления содержит кнопки «Пуск», «Стоп», «Сигнал» и свето­диод лампы экстренной остановки линии ЭОЛ. Реальный стрелочный при­бор-указатель аппаратуры в учебном стенде заменяют три светодиода, соот­ветствующих работе приводных электродвигателей конвейеров в автомати­ческом режиме. Пульт и блоки управления содержат светодиодные индикаторы работы всех входящих электрическую схему электромагнитных реле, а также сирен. В левом верхнем углу панели расположен тумблер подключения стенда к сети и светодиодный индикатор питания. Для сброса микроконтроллера (МК) предусмотрена соответствующая кнопка.

Для световой индикации применены зеленые и красные светодиоды. Соот­ветствие цвета светодиода конкретному сигналу отражено в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Таблица соответствия цвета светодиодов сигналам

Сигнал	Цвет светодиода
Конв.1 (2, 3) ПУ	Зеленый
Экстр. ост. линии	Красный
Звук. сигн. ПУ (инд.)	Красный
Конв.1 (2, 3) БУ	Зеленый
Звук. сигн. БУ1 (2, 3) (инд.)	Красный
Лампа зел. БУ1 (2, 3)	Зеленый
Лампа кр. БУ1 (2, 3)	Красный
K1 (K2, К3, K5, K6) ПУ	Зеленый
K4 ПУ	Красный
K7 (K8, К10, К11, К12) БУ1 (2, 3)	Зеленый
K9 (K13) БУ1 (2, 3)	Красный
Сеть (инд.)	Зеленый

Содержание работы

1. Изучить методы управления конвейерными линиями.

2. Изучить назначения, функциональные свойства и возможности,
принцип работы схемы АУК.1М.

3. Составить алгоритм процесса управления конвейерной линией.

4. Составить условия возбуждения основных элементов схемы (цепи
питания реле).

5. Исследовать работу схемы в различных режимах (автоматический
запуск линий, дозапуск части конвейерной линии, местное управление от­
дельными конвейерами, аварийная остановка и экстренное прекращение
пуска линии). Во всех режимах обратить особое внимание на работу звуко­вой и световой сигнализации.

6. Исследовать работу схемы в аварийных режимах. Необходимо обна­ружить неисправность схемы (неисправность вносится в схему преподавате­лем), выяснить ее причину и определить способ устранения.

Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняет аппаратура АУК.1М? В каких режимах она работает?

2. Какие виды сигнализации обеспечивает схема АУК.1М?

3. С помощью каких элементов производится контроль времени разгона двигателей, скорости рабочего органа конвейера, заштыбовки?

4. В какой последовательности выполняется пуск конвейерной линии с помощью комплекса АУК.1М?

5. Назначение реле К1 – К6 пульта управления АУК.1М.

6. Для каких целей применяется пульт ПРЛ?

Список рекомендуемой литературы

1. Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности: Учеб. для техникумов. – М.: Недра, 1991. – 303 с.

2. Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов: Учеб. для вузов. – М.: Недра, 1985. – 215 с.

3. Бедняк Г.И., Ульшин В.А. и др. Автоматизация производства на угольных шахтах. – К.: Техника, 1989. – 272 с.

4. Автоматизация и автоматизированные системы управления в
угольной промышленности / Под общ. ред. В.Ф. Братченко. – М.: Недра, 1976. – 383 с.

5. Толпежников Л.и. Автоматическое управление процессами шахт и рудников: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра,1985. – 352 с.

6. Проектирование бесконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики / Грейнер Г.Р., Ильяшенко В.П., Май В.П. и др. – М.: Энергия, 1977. – 384 с.