Система управления скиповым подъемником на свинцовом заводе

Заказчик: ТОО "Казцинк"
скиповый подъемник
Описание технологического процесса
Скиповой подъемник служит для транспортирования шлака печи Isasmelt-Pb. Производительность подъемника 45 т/ч. Вес одной порции – 3 т. Температура материала – 350-400°С. Продолжительность работы – 24 часа в сутки. Система подъема – скип с противовесом. Режим работы ГПМ – тяжелый.
Требования к системе автоматизации
Система управления скиповым подъемом должна быть построена на базе преобразователя частоты и программируемого контроллера, реализующего алгоритмы управления как самой лебедкой, так и шиберами разгрузочного бункера в приемной яме. На скиповой лебедке установлен асинхронный короткозамкнутый двигатель мощностью 110 кВт и два тормозных механизма. Для обеспечения безопасности в начале и конце пути скипа должны быть посты аварийного останова и блокировки включения.Основное управление лебедкой и вспомогательными механизмами должно производиться от пульта, установленного в машинном зале. Дополнительно предусмотреть локальный пульт для управления шиберами в приемной яме для проведения ремонтно-профилактических работ.
Решение и характеристики системы автоматизации
Система управления скиповым подъемом состоит из следующих основных элементов:

  • скиповая лебедка с установленным: тормозом, датчиком положения скипа, датчиком провисания троса;
  • шкаф управления скиповой лебедкой ШУ1 с устройствами отображения информации и органами управления скипом – установлен возле лебедки;
  • дозатор с электроприводным шиберным затвором, с установленными датчиками положения затвора – находится в приямке скипового подъема;
  • местный пульт управления дозатором (КП1) – находится в приямке скипового подъема;
  • кнопочные посты безопасности (КП2 и КП3) с кнопкой аварийного останова и блокировочным ключом. КП2 – установлен в приямке скипового подъема, а КП3 – установлен в верней части подъема, на отметке +29700;
  • путевые выключатели крайнего нижнего и крайнего верхнего положения тележки скипа;
  • датчик ограничения хода противовеса – в шахте противовеса;
  • датчики открытия двери шахты противовеса и двери приямка скипового подъема.

Система управления построена по двухуровневому иерархическому принципу. Нижний уровень системы составляют датчики, исполнительные механизмы, аппаратура местного управления и сигнализации. Средний уровень построен на основе аппаратуры фирмы Siemens: ПЛК серии S-7 300, преобразователя частоты Sinamics G120, сенсорной графической панели оператора TP277-6” и датчика положения, и скорости скиповой тележки, соединенных в сеть посредством интерфейса RS485 с протоколом Profibus DP. Информация с путевых выключателей и кнопочных постов поступает в виде дискретных сигналов на входы модуля ПЛК. Контроллер считывает с преобразователя диагностические данные, такие как состояние преобразователя, значение тока на выходе преобразователя и частота напряжения на выходе преобразователя. В свою очередь, контроллер отсылает в преобразователь такие данные, как задание скорости вращения вала двигателя, команды управления преобразователем (разрешение работы, вращение вправо, вращение влево, стоп, квитирование ошибки). Обработанную информацию о состоянии привода и других устройств автоматики контроллер передает на панель оператора для отображения на мнемосхемах и архивировании на Flash карте памяти.
Преобразователь частоты Sinamics имеет модульную структуру. Привод скиповой лебедки выполнен на базе преобразователя Sinamics G120, который в свой состав включает: силовой модуль РМ240 с установленным реле управления тормозом и блок управления CU240S-DP со встроенными входами/выходами и интерфейсом Profibus DP.
Структурная схема системы управления скипа
Структурная схема системы управления скипаУправление электродвигателем привода скиповой лебедки производится в функции векторного регулирования частоты вращения вала без обратной связи по скорости. Преобразователь частоты, благодаря функции динамического торможения, обеспечивает торможение двигателя по заданным характеристикам. При динамическом торможении преобразователь работает в режиме рекуперации. Для предотвращения превышения напряжения на шинах постоянного тока преобразователя частоты, в результате процесса рекуперации, используется встроенный модуль тормозного прерывателя, который, при превышении номинального напряжения питания, начинает, с помощью ШИМ, частично разряжать конденсаторы частотного преобразователя на тормозной резистор. Тормозной резистор, в целях предотвращения перегрева, снабжен датчиком температуры, сигнал с которого поступает в модуль управления преобразователем.
Система управления скиповым подъемом реализует следующие функции:
  • плавный разгон и торможение скиповой тележки;
  • оптимизация цикла работы скипового подъема под основной производственный цикл технологического процесса;
  • контроль положения скиповой тележки;
  • контроль скорости скиповой тележки;
  • аварийное ускоренное торможение тележки при срабатывании защит;
  • автоматический и ремонтный (ручной) режим работы скипового подъема;
  • автоматическое и ручное управление дозирующим устройством в зависимости от выбранного режима работы скипового подъема;
  • самодиагностику системы;
  • отображение информации о ходе процесса и сообщений о неисправностях на дисплее панели оператора;
  • ведение журнала событий и архивирование информации в энергонезависимую память;
  • настройку основных параметров АСУ (темпы разгона и торможения, скорости движения и т.д.) через панель оператора;
  • блокировку работы скиповой лебедки для проведения ремонтных работ без отключения силового питания шкафа управления.