論雙PLC電控系統在液壓驅動無極繩連續牽引車中的應用

肖公平，劉 丹，郭建湘

(湘潭市恒欣實業有限公司， 湖南 韶山市 411300)

0 引 言

煤礦輔助運輸是整個煤礦運輸系統不可或缺的重要組成部分。目前，國內大多數煤礦的輔助運輸設備以小絞車、小蓄電池機車等為主，輔助運輸系統采用多段分散的傳統運輸方式，不能實現從地面或井底車場到采區工作面端頭的直達運輸。無極繩牽引絞車是煤礦和金屬礦山井下巷道以鋼絲繩牽引的普通軌道運輸設備，適用于長距離、大傾角、多變坡、大噸位工況條件下的工作面順槽、采區上(下)山和集中軌道巷材料、設備等系統行駛線路內的不經轉載的直達運輸，是替代傳統小絞車接力、對拉運輸方式，實現重輕型液壓整體支架和礦井各種運輸的一種比較理想的運輸設備，也可用于金屬礦井下巷道和地面坡度不大且起伏變化小的軌道運輸。

隨著國家對煤礦安全生產要求的日益加強以及各煤炭企業對高效輔助運輸的重視，許多煤炭企業加大了對礦用無極繩連續牽引車的應用，并對其電控系統提出更高的安全控制要求。液壓驅動無極繩連續牽引車的雙PLC電控系統，是國內目前較為領先行業的技術，它可實現對無極繩連續牽引車的無極調速以及對各種運行設備的監測、控制與保護，同時PLC自動化控制系統有利于提高生產力，減輕人的勞動強度、提高系統控制的準確性。

1 電控系統的組成及功能

1.1 電控系統的組成

電控系統主要由PLC控制箱、操作臺、信號箱、跑偏傳感器、聲光報警器、電源箱、溫度傳感器、轉速傳感器、壓力傳感器和漏泄通訊系統組成，其中PLC控制箱采用雙PLC控制，實現一用一備的功能，操作臺采用液晶顯示屏實時顯示設備，具體結構方框圖見圖1。

1.2 電控系統主要組成設備

本系統以提高無極繩連續牽引車的安全、可靠運行為目的， 主要功能有：數據采集功能，顯示功能，語音報警功能，故障保護停車功能，全巷道打點、通話功能以及巷道沿線緊急停車功能。

(1) PLC控制箱的作用是接收信號(CAN、模擬量、脈沖、開關量信號),控制液壓站油泵電機、風冷電機的啟動與停止，同時控制上提、下放、低速制動、高速制動、油缸張緊、油缸松開、減速電磁閥的吸合與斷開。

(2) 操作臺的作用是監控、通話、報警及進行無極繩連續牽引車運行速度和深度指示。面板上的控制按鈕(或旋鈕)的信號通過開關量模塊轉換成CAN信號傳送給PLC控制箱，進行控制操作，同時通過觸摸屏接收PLC傳送的RS422信號，進行無極繩連續牽引車實時運行狀態的顯示。通過音頻總線，操作臺能與無極繩連續牽引車沿線信號控制箱進行通話，在有安全保護發生時，能及時發出報警聲來提醒操作人員注意。

(3) 信號控制箱的作用是控制及采集保護信號。操作面板上的 “停止”、“通話”兩個基本控制信號與保護信號(采集跑偏傳感器的通斷信號)由開關量模塊轉換為CAN信號傳送給PLC控制箱進行設備控制。

(4) 漏泄通訊系統的作用是將接收的手持機沿線急停保護信號傳送給PLC控制箱，從而控制無極繩連續牽引車的停機。

圖1電控系統組成結構

(5) 溫度傳感器實時檢測減速機的油溫，當油溫高于設定值時系統語音報警,減速機保護停機。

(6) 跑偏傳感器實時檢測無極繩連續牽引車的過卷信號，當跑偏傳感器動作時系統語音報警“上過卷保護”或“下過卷保護”而實現保護停機。

2 電控系統設計

2.1 系統硬件控制結構

雙PLC的液壓驅動控制系統的控制部分硬件主要由雙PLC(三菱FX3U)、兩個隔離輸入模塊、觸摸屏、CAN控制總線等組成，兩個PLC互相獨立，互為備份，正常工作時，以其中一個PLC為主控單元，備用PLC的外部信號采集回路與控制回路和主PLC一致，并仍然采集輸入信息，但關閉其輸出信號，兩個PLC對各自采集的傳感器信號進行處理， 但只有主PLC將處理完的結果通過RS422信號傳送給觸摸屏進行顯示，從而確保了系統的穩定性，當其中一個PLC控制系統出現故障后，可以迅速切換至備用PLC進行控制，從而提高了無極繩連續牽引車的安全運行級別，雙PLC控制結構圖見圖2。

2.2 系統安全控制回路

系統將安全回路設計成雙安全控制回路，即系統的安全回路有兩套，一套是由雙PLC程序構成的“軟”安全回路，另一套為繼電器控制構成的“硬”安全回路。“軟”安全回路由程序控制，當PLC通過CAN控制總線檢測到過卷保護、欠速保護、過速保護、減速機溫度過高保護等信號時，發出停車指令，從而控制系統安全停車；“硬”安全回路由信號控制箱的繼電器控制，當系統檢測到CAN控制總線失效時，繼電器輸出常閉信號，斷開電機主回路的控制信號，從而實現系統的安全停車。

圖2 雙PLC控制結構

2.3 觸摸屏程序設計

觸摸屏在電控系統不僅能實時監控無極繩連續牽引車的運行狀態，顯示各種設備的運行數據、安全保護信息，而且能對兩個PLC的運行數據進行同步更新，通過觸摸屏修改一個PLC的內部參數，另一個PLC的內部參數也同時得到更新。兩個PLC傳送的信息在觸摸屏的不同界面進行顯示，主要有運行界面、參數設置界面、報警信息顯示界面、參數顯示界面，其中運行界面上顯示設備的運行數據，包括無極繩連續牽引車的運行速度、運行深度，運行狀態等；而通過參數設置界面可以修改設備運行的相關參數，譬如運行的設定速度、設備運行的當前時間等；報警信息顯示界面能實時顯示相應故障報警的信息，包括故障動作時間、復位時間以及故障類型；參數顯示界面能實時顯示運行設備當前的設定值，譬如減速機油溫的上限保護值、制動壓力的下限保護值等。

3 結 論

采用雙PLC控制的液壓驅動無極繩連續牽引車，因其控制精度高、操作簡單、運行穩定、實時性強、且故障率低、性價比高等特點，現在許多大型煤礦集團已訂貨采購。

總之，基于雙PLC控制的液壓驅動無極繩連續牽引車電控系統的設計和開發，使無極繩連續牽引車工作效率和自動化程度得到很大提高，為現有無極繩連續牽引車的控制與保護提供了更高的保障，在煤礦無極繩連續牽引車控制系統中具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

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