淺談PLC技術在礦井提升機系統中的應用

張 為

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限責任公司，河北 唐山 063100）

1 目前礦井提升機系統存在問題

據不完全統計，目前我國礦井企業采用的礦井提升機，一般采用的是繞線型異步電動機轉子串電阻的交流調速系統，但是隨著我國經濟的快速發展，這些原始產品存在著啟動電流及切換電流沖擊大和設備運行不平穩等現象，在實際生產中它的工作穩定性可靠性差，電機滑環接觸也不良。另外一旦機械發生故障了，在維修成本上也比較貴。據筆者統計，這種原始產品在生產中發熱現象比較多，所以容易產生工作線路老化，對生產安全造成很大的危害。所以就目前來說，這種產品遠遠不能滿足現在經濟的需要和礦山企業的需求，需要急速更新產品。

2 PLC技術功能介紹

眾所周知，PLC技術它是用于機器的一種自動控制，它的特點是體積小、功耗低、可靠性高等。就目前來說，PLC技術已成為我國工業生產中最主要的自動化裝置，它代表了當前電控技術的先進水平，很受大家的歡迎。所以在我國的諸多礦業企業中被廣泛應用于礦井提升機系統中。而此時的PLC技術具備了它能實現主令操作控制的軟接線網絡和各水平操作臺之間的信息傳遞等，在生產中能夠產生全數字調速系統命令，同時它可以對整個系統進行監控，并以數字式及直線式動態顯示罐籠運行位置，還可以與上位機相連，處理、傳遞來自各環節的信息。

3 PLC技術工作原理概述

時下的PLC技術工作原理是統一采用了微型計算機的運行方式。在實際工作中可以分為3個階段，這三個階段分別是輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行這3個階段。其中它的一個周期所用時間為：T=（讀入時間×輸入點數）+（運算速度×程序步數）+（輸出時間×輸出點數）+自診斷時間。

另外，在這個上面還有一種可編程控制器，筆者認為它的系統實際組成與微機基本相同，是有以下幾部分組成。第一步額分是中央處理器。它負責進行邏輯和數學運算，控制整個系統，使之協調地工作；第二部分是接口電路。它是PLC與現場設備以及外圍設備的聯系通道。第三部分是存儲器。它是用于存放系統的監控程序、用戶程序、邏輯變量和一些其他信息。第四部分是輸入系統、輸出電路。第五部分是電源。圖1是PLC模塊示意圖。

圖1 PLC模塊示意圖

4 PLC技術在礦井提升機系統中的設計

上面內容筆者分析了PLC技術的現狀，工作原理及特點，下面筆者針對PLC技術在礦井提升機系統中的設計應用做一重點分析。僅供參考。

4.1 編程器的選購。首先我們來看它的編程器的選購。一般來說，它采用圖形編程器編程，像這種編程器采用的是梯形圖編程，方便直觀，但是編程器價格較高，不是受歡迎。另一種是手持編程器編程。這種方式的編程器效率低，但對于系統容量小，用量小的產品比較適宜。不管怎么樣，在實際的選購中，要根據我們的實際情況進行定量的選配，做到有的放矢，滿足實際生產需要。

但要注意的是，我們在設計可編程序控制系統的時候，我們要及時注意可編程序控制系統配置了彩色圖形工作站/屏幕監視，也要在關鍵的機械設備附近配置指示燈，這樣做的目的是用來監視程序的正常運行，這樣做的原因還在于幫助操作人員確認可編程序控制系統的正常運行。

4.2 PLC技術電路的設計。這個電路的設計很重要，在此筆者根據情況實際做出了一個圖示，以便更好形象地加以說明。我們從圖2中可以看到PLC技術電路的組成是由動力制動電源、電動機、啟動柜、旋轉編碼器、主控制柜等組成。這其中高壓主電路部分采用的是原電路。在實際生產中，如果礦井井口電路發出開車信號了，這個時候意味著開車條件是可以的，此時工作人員將制動手柄向前推離緊閘位置，主電動機松閘。這個時候主控PLC技術就會通過程序控制高壓換向器，使高壓信號送入主電動機定子繞組，通過這樣的一系列操作實現自動加速，最后運行在自然機械特性上。當我們的交流提升機運行時，旋轉編碼器跟隨主電動機轉動，并由主控PLC根據A/B脈沖的相位關系，自動確定HSCO的加、減計數方式。

圖2

但是，我們需要注意的是，在實際運用中當存在著多個可編程序控制器系統組成一個大系統時，而對于主控制的關鍵命令，筆者分析認為除了使用可編程序控制器自身的網絡通信傳送它的信息外，最好在用I/O點做成的硬件聯鎖，這樣有利于保障安全，原因是可編程序控制器控制系統關鍵的“急停”應先切除執行機構的電源，然后將其信號送入可編程序控制器。

4.3 盡可能應用PLC技術自身輸入輸出端口。一般來說，PLC技術自身輸入輸出端口不能讓它的傳輸距離太遠。這樣可以減少設計、制造和使用上的麻煩。為了減少這樣的事情發生，我們采用PLC技術的輸出端口直接推動接觸器、電磁閥等常規電器，一般情況下沒必要再對常規的輸出回路再作繼電器轉換。

4.4 PLC技術與現場總線技術的聯合使用。現在有的礦井使用中，也出現了PLC技術與現場總線技術的聯合使用，這樣就能更好發揮性能指標、性能。一般地在礦井提升機電氣控制設備推廣應用此技術，可使電控系統中的所有設備之間，只外用一根雙絞線連接，這不僅安裝接線簡單，還可提高了系統的可靠性，減少了維護的工作量。

結語

綜上所述，我國的煤礦礦井提升機是煤礦采礦中重要設備之一，其PLC技術性能和可靠性也是礦井提升機中安全生產的重要保障。它可以替代以前提升機控制系統中眾多的繼電器、接觸器等復雜的系統。由于PLC技術具有一系列的優點，保證煤礦安全生產并提高生產效率。但從實際生產中來看，我國的煤礦提升機控制系統中，PLC技術主要用以替代老式提升機控制系統中眾多的繼電器、復雜的連線以及信號顯示系統，像那些提升機安全運行的制動模擬量和自動調節過程，現在來說大多還是通過用半導體器件等方式來處理。這些是目前PLC技術存在的基本問題。如何加以解決這些問題，是我們現在所要解決的。

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