PLC電控系統在沛城煤礦副井的應用

【摘 要】礦井提升機承擔礦物提升及人員上下，是煤礦的咽喉所在。目前我國礦井提升機的電控系統多數采用傳統的TKD電氣控制，傳統電控系統連線復雜，精度不高，可靠性差，故障率高。而PLC電控系統具有安全性高，穩定性好，控制精度高，維護方便，此系統在沛城煤礦投入使用以來取得較好的安全效果。

【關鍵詞】電控改造；PLC控制；安全可靠

0 概述

在我國目前正在運行的提升機當中，TKD提升機約占了其中的90%。老式的TKD提升機都是采用繼電器、接觸器、磁放大器構成的繼電器式控制系統，控制系統復雜，故障率高，查找故障困難，日常調整和維護困難，保護較少，保護精度差。隨著工業控制技術的發展，新的控制技術用于老式的TKD提升機改造。

沛城煤礦副井絞車為立井單繩纏繞式罐籠提升，滾筒直徑3.5米，繩速9.5米/秒，自1980年投產以來使用至今。絞車電控采用傳統的TKD-A電氣控制。傳統電控采用大量的繼電器和接觸器，系統連線復雜龐大，可靠性差，控制精度不好，故障率高，維護量大。特別由于磁放大器調整精度不高在絞車發生事故時反應不靈敏，很容易造成惡性事故。隨著科技發展，PLC電控系統正逐漸取代傳統的TKD電控，PLC電控具有安全性高，穩定性好，控制精確，線路簡單。自2006年我礦副井絞車投入PLC電控以來，杜絕了各類提升事故的發生，取得了較好的安全經濟效果。

TKD提升機PLC控制系統結構如圖1所示。

1 PLC電控優點

1.1 高壓真空換向柜、低噪聲、高可靠性

目前的高壓換向器也在向真空化方向發展，高壓真空接觸器代替原來的空氣滅弧的高壓接觸器，體積小，占地面積小，可靠性高，基本不需要日常維護，工作時噪聲也很小。

1.2 可控硅加速柜無觸點、無噪聲、長壽命

本系統可選用可控硅代替原來的交流接觸器完成轉子電阻的投切。可控硅組投切電阻無噪聲，由于無觸點，作為電阻投切的可控硅組的壽命遠遠大于交流接觸器。系統的可靠性大大提高，維護工作量因此大大減少。

1.3 功能及適應性強，使用方便

PLC有有很強的功能，可以實現非常復雜的控制功能，梯形圖語言形象直觀易學易懂，PLC產品已經標準化、系列化、模塊化，用戶能靈活方面的進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統，并且接線方便，具有較強的帶負載能力，并且可以通過修改用戶程序，方便快速的適應工藝條件的變化，PLC還可以通過通信聯網實現分散控制集中管理。

1.4 可靠性高，抗干擾能力強

傳統的繼電器控制系統，使用大量的中間繼電器、時間繼電器，由于觸點接觸不良，容易出現故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器，僅剩下與輸入輸出有關的少量硬件原件，接線可減少到十分之一到百分之一。由觸點接觸不良造成的故障大為減少，PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，能夠可靠的用于具有強烈干擾的工業生產現場。

1.5 系統的設計、調試，及維護工作量少

PLC用軟件功能，是安裝接線工作量大大減少，對于復雜的工作系統，設計梯形圖的時間，比設計相同功能的繼電氣系統電路圖的時間要少得多。PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，輸入信號用小開關來模擬，通過PLC上的發光二極管可以觀察輸出信號的狀態，發現的問題一般通過修改程序可以解決，調試時間較少、較方便，并且可以通過PLC發光二極管或編程器提供的信息，查明故障原因，迅速排除故障。

1.6 全數字動力制動柜更高性能，更高可靠性

利用動力制動進行重物下放和制動比原來的利用機械閘制動更安全。本系統選用SIEMENS公司的直流調速裝置作為動力制動電源。該裝置為全數字控制、全橋結構。全數字控制的優點就是調試和維護非常方便，參數設定和故障查詢都可以在裝置自帶的操作面板上完成。SIEMENS的全數字控制系統擁有更好的性能，更高的集成度，更高的可靠性。全橋結構使動力制動電源提供了更平滑的電流，紋波更小。

1.7 利用PLC替代原有的繼電器控制回路，提高系統可靠性

新的TKD控制系統以PLC為核心控制器，和原來的繼電器系統在可靠性、易用性等方面有無法比擬的優越性。

本礦使用的TKD-PCS2型PLC控制系統選用SIEMENS公司的S7-300 PLC為主控PLC，該PLC不僅具有通常PLC具有的開關量輸入輸出控制功能，而且集成了高速計數通道，模擬量輸入輸出通道，集成了Profi-Bus通訊接口，便于和監控PLC進行數據交換。該PLC主要完成以下幾項功能：

？誗TKD提升機的開車邏輯控制，如ZC、FC、DZC、加速等

？誗液壓站、潤滑站等輔機控制

？誗完成行程及速度計算

？誗完成和行程速度相關的保護

？誗與觸摸屏和監控PLC的數據交換

1.8 精確的數字化自動調速功能

本系統通過主控PLC與監控PLC的兩個編碼器，采集的信號進行計算比較，輸出信號至液壓調控系統，根據輸出的信號數據不同，液壓系統輸出相應的壓力，自動調控盤形閘的工作，進而調整絞車速度，并使之處于動態調整之中，確保運行速度在設定范圍之內。相對于原電控中的磁放大器的功能精確度具有無法比擬的優越性。

1.9 監控PLC完成部分控制功能，同時在安全保護方面和主控PLC構成冗余

本礦使用的TKD-PCS2型控制系統在司機臺內置了SIEMENS S7-200 PLC，該PLC負責采集司機的控制指令及在司（下轉第26頁）（上接第24頁）機臺輸出顯示設備運行狀態，同時該PLC自己獨立完成行程及速度計算，獨立完成另外一套保護。與主控PLC構成保護上的冗余。

1.10 Profi-bus DP通訊網絡，保證數據高速傳輸

采用SIEMENS公司提供的Profi-bus DP通訊技術，保證主控PLC和監控PLC之間的高速數據傳輸。最高通訊速率可達12Mb/s。由司機臺內的監控PLC采集司機的控制指令，再通過Profi-bus DP網絡傳給主控PLC，主控PLC處理后需要在司機臺顯示的狀態量及指示值通過Profi-bus DP傳給監控PLC，由監控PLC輸出在司機臺顯示，這樣可以大大減少柜間控制電纜的數量。大量的信息都通過網絡傳輸，提高系統的可靠性，減少了系統維護工作量。

1.11 保護更全

本系統不僅具有通常的輔機及外設的監視及保護，還通過PLC軟件完成行程及速度保護，主要保護有：等速過速、減速過速、錯向、2米過速（定點限速）、過卷、無指令動車、行程跳變監視。

2 結語

我礦自2006年副井電控改造以來杜絕了各類事故的發生，確保我礦的安全生產。由于運行故障率低，大大增加了有效提升時間，提高了礦井的提升能力，帶來較好經濟效益和社會效益。

[責任編輯：丁艷]