PLC在礦井提升機電控系統中的應用

摘要：采用可編程序控制器保護和控制礦井提升機，大大提高了提升機運行的安全性和穩定性。介紹了可編程序控制器（PLC）的功能和組成，并且闡述了礦井提升機控制系統軟件設計中的有關問題。在實際運用過程中，礦井提升控制系統的穩定、可靠，這些基本滿足了控制自動化要求，而且還能夠使得產品的品質得到進一步提高。

關鍵詞：PLC 提升機 控制系統

1 概述

眾所周知，礦井提升機對于煤礦生產而言，特別對于深井礦山，它扮演著非常關鍵的角色，起著至關重要的作用。隨著IT技術的高速發展，用計算機技術控制煤礦的生產過程中的各環節如提升、運輸、排水等，尤其是提升，已經發展成為一種必然趨勢。可編程序控制器（以下簡稱PLC）是專門為煤礦專工業現場配置的計算機，它的可靠性很好，抗干擾性的能力也很強，而且編程直觀，適應性也非常好，功能完善，接口功能強等特點，這些特點成為了PLC技術能夠發展迅速的關鍵所在。近幾年來，PLC技術及其相應的控制模塊成為了幾乎所有的電控設備制造廠家所青睞的對象，這樣既能夠保證電氣控制設備的高技術性能又能夠使得系統更加可靠，同時也形成了礦井提升機電氣控制系統。

2 PLC的功能

可編程控制器(PLC)是一種比較完善的運用數字運算的操作子系統，主要應用于設計工業環境下的應用系統。可編程序的存貯器可以通過多種方式進行控制各種類型的機械或生產過程，比如數字的、模擬的輸入和輸出等方式。PLC具有很多的優點和優勢，例如通用性強、抗干擾能力強、可靠性高、使用方便、編程簡單等。在工業控制領域中，隨著計算機技術的不斷發展，PLC控制技術在工業控制領域的應用必將會成為世界科技發展的必然趨勢。PLC還具備監控和自診斷功能：即在系統發生異常時自動停止運行并發出報警信號，能通過軟件進行故障檢測和程序校驗。

3 提升機控制系統組成

礦井提升設備發好壞直接決定了煤礦的正常生產，提升設備的安全運轉直接關系到礦井工作人員的生命安全，所以，煤礦企業必須對提升機控制系統在安全可靠性方面有更為嚴格的要求。同時該控制系統還能夠保證電氣控制設備有很高可靠性，設置多道保護，實現了多重保障的效果。該系統能滿足提升機要求的各種運行狀態。系統硬件組成如圖1所示。

4 控制系統軟件設計

4.1 觸摸屏畫面設計

PLC控制系統通過利用良好人機界面的觸摸屏來操作被監控系統，設計了動態畫面模擬控制過程來監控整個系統運行。

4.1.1 系統主畫面

主畫面顯示提升次數清零開關、故障指示燈等，還可通過觸摸按鈕進入使用指南、程序監控、參數設置和自學習等子畫面。運行畫面可以實時地、直觀地顯示提升容器的提升速度和在井筒中的位置。實現故障的自登錄、自診斷并同時聲光報警，可以設定操作密碼以確保系統和生產的安全。

4.1.2 提升深度及速度圖顯示 我們可以通過用棒圖顯示提升容器所處在井筒中的高度；并通過利用趨勢圖設置動態顯示全程的提升速度曲線。

4.2 PLC的程序編制 以提升機系統正反向過卷、測速斷線、過速、提升高度及其棒圖顯示等為例已經對PLC程序的編制進行了很好的說明和敘述。

5 關于使用技巧

為了使得礦井提升機更好的為煤礦生產服務，特別是電氣控制設備的穩定性，得到更優良的性能指標，以及更好的性價比，我們應該將PLC技術和有關這方面的控制技術和設備進行有效結合起來，以此來輔助礦井提升機的工作，并且盡可能的將其采納到電控設備中。

5.1 現場總線技術 現場總線（Fieldbus）技術是一項新技術，它是一場工業現場的設備通信的數字化革命。應用現場總線技術可以用一條通信電纜將現場帶有通信接口的智能化設備連接，然后可以使用數字化通信的方式進行代替大量的4~20mA/0~10V模擬信號控制，完成現場設備的控制、監測、遠程參數化等功能。該技術與其他技術相比，具有極大的優點，它最大程度上簡化了電控設備，使其更為簡潔，這樣對于電控設備而言具有非常重要的意義。在礦井提升機電氣控制設備推廣應用此技術，可用一根雙絞線連接，這樣就可大大提高系統的可靠性。

5.2 彩色人機界面 為了獲得良好的人機對話效果，礦井提升機電氣控制設備，采用觸摸式彩色液晶屏，在不需要太多太復雜的計算和監控內容的情況下，一般均可以代替上位計算機的功能。

5.3 輸入回路的限流保護 對于控制系統而言，具備功能完善的PLC，可以采用有限流保護，這樣能夠保證設備運行的可靠性。但對于因外部意外故障造成的損害，為了進一步提高系統的可靠性，應在輸入回路中加入具有限流特性的保護性器件。

6 在安全可靠性方面的考慮

通過實驗的驗證和證明，PLC在提升機控制系統中的運行具有很好的安全性和穩定性，能夠為煤礦的提升過程發揮很重要的作用，所以PLC技術值得在煤礦生產過程中廣泛的推廣和使用，但是由于要考慮到其環境的特殊性和礦井提升機的工作性質，必須要在實際應用中注意以下幾個問題：①由于其工作環境的限制，電磁干擾對礦井提升機的控制系統有很嚴重的影響，因此必須在選擇PLC時考慮到電磁兼容指標，這樣可以確保設備的正常工作。另外，對電源變壓器、CPU和編程器等主要部件也必須要采用導電導磁性能良好的材料進行屏蔽，這樣可以防外界干擾。②除了以上介紹的電磁干擾外，還應該考慮外部輸入信號的故障、機本身的輸入、輸出接口處的故障等，這些也會對控制系統的正常工作產生嚴重的影響，所以，在安全、監視、制動等系統中必須采用具有高度安全可靠性的冗余結構形式，這樣就能夠保證當控制系統出現故障時，備用裝置可立即投入運行。③另外，我們也可以采用模塊式結構對系統進行短時修復。因為一旦查出某一模塊出現故障，就能迅速更換，這樣能夠使系統恢復正常。

7結語

通過實踐證明，該系統能夠準確的檢測到提升機的位置和速度，并且能夠可靠實現的后備保護功能。另外，該系統除了完善了提升機的技術性能外，明顯提高了提升機的運行指標，還帶來了很好的社會效益和經濟效益。綜上所述，在實際運用過程中，礦井提升控制系統的穩定、可靠，這些基本滿足了控制自動化要求，而且還能夠使得產品的品質得到進一步提高。PLC技術在礦井提升控制系統中應用，變現出了多方面的特點，特別是運行穩定、可靠、維護方便等，這樣就能夠實現了提升控制系統的自動化的進一步發展，為企業贏得了更好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]劉敏.可編程序控制器技術[M].北京：機械工業出版社，2001.

[2]李利青，李愛旺.PLC在礦井提升機控制系統中的應用[J].煤礦機電，2007.

[3]于廣勝.PLC技術在東海煤礦提升機電控系統的應用[J].煤礦機械，2009.

[4]耿文學，華熔編.可編程控制器原理、使用及應用實例[M].北京：電子工業出版社，1990.

[5]鐘肇新.可編程控制器原理及應用[M].廣州：華南理工大學出版社，1991.