礦井交流提升系統中PLC電控系統的應用與研究

摘要：在分析我國交流礦井提升機繼電器接觸器電控系統特點的基礎上，介紹了PLC技術發展概況以及PLC技術在我國礦井提升系統中的應用研究情況，闡述了PLC技術在我國礦井交流提升機電控系統中的應用研究及發展前景。

關鍵詞：礦井 交流提升系統 PLC電控系統

0 引言

在我國，采用交流提升系統的礦井占85％以上.其中絕大部分目前仍采用繼電器一接觸器控制的電控系統，其控制特點：①采用繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速系統；②采用繼電器一接觸器有觸點式電控系統；③采用機械式或機電式行程調節器實現運行狀態的控制：④采用晶閘管制動電源裝置實現直流動力制動或低頻發電制動等；

這種控制的缺陷也是非常明顯的：①這種調速方案是有級調速，屬轉子功率消耗型調速方案.在加速階段和低速運行時，大部分能量《轉差能量》以熱能的形式消耗掉了，因此，電控系統的運行效率較差。②電控系統采用繼電器一接觸器有觸點的電控系統，這種控制系統占地面積大，電磁干擾大且繼電器和接觸器的機械觸點燒蝕快：③無論采用直流動力制動或采用低頻發電制動，總需要設置輔助電源和定子繞組的二次切換操作，由于礦物的密度不同，箕斗的實際裝載量不是一個恒定值，常常出現停車不準確甚至提前停車現象：④缺乏故障自診斷功能.由于連線復雜，出現故障不易查找等。

結合我國目前提升電控系統的具體實際，新型的PLC技術與傳統的電控系統相結合應是一條適合我國國情的道路。應用PLC擴展網絡功能，可以充分利用現有設備，將提升控制、監測功能復合到一個系統。

1 PLC技術的發展概況

現代的PLC技術是計算機技術與傳統繼電邏輯控制技術相結合的產物。它從產生到發展至今，短短20多年，就經歷了一系列深刻的變化，不但占領了已過時的繼電器系統與常規電子系統的廣大市場，并且和現代各種微機控制系統也展開了激烈的競爭，掀起了一場“控制設備的革命”。目前，幾乎每個工業領域都有應用，可以說，PLC與工業機器人、數控機床一道，已成為現代工業自動化的三大支柱。

從發展方向來看，目前，PLC正朝著2個方向發展：一個是大型化、高可靠性、多功能；另一個是小型化、低成本、簡單實用。

1.1大型化.主要是在網絡技術的支持下朝著DCS方向發展，實現多個PLC，多個I／O機架的互聯，向上實現與上位機，LAN等的通信：

1.2高可靠性.采用冗余技術，增加容錯功能等措施可以大大提高系統的可靠性：

1.3多功能；

1.4小型化、低成本、簡單實用；

1.5編程及監控手段的不斷改進。PLC的編程語言在原有的梯形圖語言，順序功能塊語言和指令表語言基礎上，不斷豐富和向高層次發展，編程工具也豐富多樣。

2 PLC技術在礦冊提升系統的應用與研究

目前，基于PLC技術的電控系統，我國已有一些成功應用的例子，如洛陽中信重機自動化工程有限責任公司選用Siemens公司的S7系列PLC研制開發生產的礦井提升機PLC電控系統成套設備天津電氣控制設備廠研制開發生產的采用美國通用電器公司GE 9030系列PLC的TKD-PC系列和TKM-PC系列礦井提升機成套電控系統；這些采用PLC技術和新型電控系統都已成功地應用于礦井提升實踐，并取得了較好的運行經驗，克服了傳統電控系統的缺陷，代表著交流礦井提升機電控技術發展的趨勢.但是，這些新型的電控系統，仍存在一些缺陷，主要是：①缺乏完善的網絡通信功能；②PLC器件的通用性問題；③在運用先進的控制策略與PLC技術相結合方面還做得不夠。

3 PLC技術在礦井提升系統的應用前景

鑒于傳統礦井提升控制系統所存在的缺陷，而現有的PLC提升電控系統又不盡完善，考慮到交流提升系統在我國的普遍性。對PLC技術在我國礦井提升電控系統的應用前景，可作如下展望：今后基于PLC技術的提升電控系統，一方面將對現有電控系統進行功能擴充，如采用網絡通信等；另一方面將研究先進控制技術及策略與現有電控系統相結合的可能性，有可能針對具體的回路，實現局部回路的智能控制，如模糊控制等，從而進一步提高我國礦井提升電控系統的現代化水平。

3.1網絡通信由于網絡通信是一項很重要的功能，是現代控制系統的發展方向。因此，可以預見，在不久的將來，礦井提升電控系統也將有此功能并不斷發展和完善它.網絡通信，首先涉及的就是通信環境的建立，最簡單的情況，就是利用PLC本身提供的專用通信模塊，組成上下位機控制系統，實現參數的傳輸。

3.2 PLC標準化根據PLC的設計標準，采用開放式的設計模式，將統一規范的總線、結構、編程方式、語言規則在行業內推行，做到用戶接口標準化、網絡協議標準化、編程接口標準化、編程語言標準化。

3.3智能控制由于提升系統本身的復雜性，使得系統精確的控制模型難于建立，導致傳統的電控系統存在控制不準確的缺陷.隨著硬件技術的不斷發展和先進控制策略的不斷引入，有可能首先對提升電控系統的部分回路，實現智能控制，從而提高系統的控制精度。

4 結語

綜上所述，用PLC技術代替傳統的繼電器一接觸器控制系統，不但可以加強系統的控制功能，加強系統對故障的判別能力，而且也將極大地提高系統的安全可靠性和生產效率。在現有系統的基礎上進一步擴充網絡功能和基于先進策略的控制技術將是礦井提升機電控系統的發展方向。