PLC在礦井提升中的應(yīng)用

徐偉豪　郭明明

（山東煙臺(tái)鑫泰黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司　山東　煙臺(tái)　265000）

PLC在礦井提升中的應(yīng)用

徐偉豪郭明明

（山東煙臺(tái)鑫泰黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司山東煙臺(tái)265000）

礦井提升是礦井生產(chǎn)過程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而提升機(jī)電控裝置技術(shù)性能直接影響礦山生產(chǎn)效率及安全。PLC是當(dāng)前普遍采用的電控裝置，本文對(duì)其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，并探討了其在礦井提升中的應(yīng)用。

PLC；礦井提升；編程器

1　PLC控制及其在礦井提升應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

可編程序控制器屬于專業(yè)的數(shù)字運(yùn)算控制裝置，能準(zhǔn)確執(zhí)行運(yùn)算、控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等多種運(yùn)行指令，并用數(shù)字式、模擬式輸入與輸出來控制設(shè)備系統(tǒng)生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骱拖嚓P(guān)設(shè)備設(shè)施都需適用于工業(yè)生產(chǎn)情況，要使兩者相互配合成一個(gè)主體系統(tǒng)。

PLC控制主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)控制及安全保護(hù)等一系列工作。當(dāng)系統(tǒng)正式啟動(dòng)時(shí)，PLC首先進(jìn)行初始化，并對(duì)高速計(jì)數(shù)單元HSC0和HSC1進(jìn)行下面幾個(gè)操作步驟：寫控制字、定義工作模式、清零、寫設(shè)定值、設(shè)置定時(shí)中斷、連接中斷、啟動(dòng)計(jì)數(shù)，然后完成自檢和呈現(xiàn)提升機(jī)初始位置，當(dāng)接收到開車指令時(shí)，PLC轉(zhuǎn)入S形速度給定控制，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)PLC接收到傳感器、接近開關(guān)和變頻器故障等外部控制所傳出信號(hào)時(shí)，PLC控制程序就會(huì)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)中斷處理程序上，如此來完成超速保護(hù)、過卷、過載、松繩等保護(hù)及提升機(jī)位置、速度監(jiān)控、變頻器故障監(jiān)控等。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)應(yīng)將其轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)故障處理模塊上進(jìn)行故障清除工作，并據(jù)報(bào)警回路報(bào)警和安全回路實(shí)現(xiàn)抱閘停車保護(hù)措施。

PLC電控優(yōu)點(diǎn)（與TDK電控相比）：

（1）由PLC控制系統(tǒng)代替由原來繼電器邏輯和磁放大器閘控系統(tǒng)。原有系統(tǒng)繼電器邏輯關(guān)系復(fù)雜，新的PLC系統(tǒng)用軟件代替原來的邏輯繼電器，減少控制元件損耗，且降低設(shè)備故障率，提高提升機(jī)運(yùn)行安全性、可靠性以及延長(zhǎng)了電氣設(shè)備使用壽命。

（2）智能化程度高、可實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，對(duì)于參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)以及報(bào)警能夠完整、及時(shí)、清楚明白的呈現(xiàn)在設(shè)備屏幕上，一旦發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致提升機(jī)安全問題的故障點(diǎn)就會(huì)立即鎖定并呈現(xiàn)，進(jìn)而讓操作人員及時(shí)作出適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

（3）具備眾多方面的記錄作用，如檢測(cè)參數(shù)、監(jiān)控參數(shù)及提升機(jī)運(yùn)行參數(shù)，讓調(diào)速變得更加簡(jiǎn)潔，為找出提升機(jī)故障原因提供了數(shù)據(jù)資料，大大縮短了故障查找時(shí)間，并提高了檢查的可靠性。

（4）容錯(cuò)能力進(jìn)一步提升，在各軟、硬件功能與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)通訊發(fā)生問題時(shí)，在由于操作人員失誤出現(xiàn)一些問題時(shí)，都不會(huì)對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成很大影響。當(dāng)意外情況造成故障時(shí)，系統(tǒng)也能夠通過恢復(fù)功能進(jìn)行恢復(fù)。

（5）系統(tǒng)操作更加便捷，維護(hù)更加簡(jiǎn)單，監(jiān)控系統(tǒng)采用全中文形式讓操作人員可以清楚明白的看到提升機(jī)運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等等。手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)、檢修等各種運(yùn)行操作更加簡(jiǎn)便、更加安全，全行程速度都是確定的、速度控制采用閉環(huán)、可調(diào)閘閉環(huán)形式，使得系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔、安全可靠。

2　PLC控制技術(shù)在礦井提升中的應(yīng)用

以礦井提升機(jī)加速提升為例，當(dāng)井口或井底通過信號(hào)通信電路發(fā)出開車信號(hào)時(shí)，相關(guān)操作人員只需將制動(dòng)手柄向前推離緊閘位置，即可使主電動(dòng)機(jī)的電磁鐵通電，主電動(dòng)機(jī)松閘。操作人員需將主令控制器操作手柄推向正向或反向極端位置，PLC控制系統(tǒng)就會(huì)通過控制高壓換向器得到高壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)電路處理分析后，這一高壓信號(hào)會(huì)被送入可編程控制器中的電動(dòng)機(jī)定子繞組，引起電動(dòng)機(jī)在接入全部轉(zhuǎn)子電阻情況下啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井提升機(jī)自動(dòng)加速并確保整個(gè)礦井提升機(jī)能在自然機(jī)械特性基礎(chǔ)上繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。同樣整個(gè)PLC控制系統(tǒng)也可對(duì)礦井提升機(jī)提升行程和提升速度進(jìn)行定量計(jì)算。以提升速度計(jì)算為例，當(dāng)?shù)V井提升機(jī)在交流電壓作用下自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，PLC控制系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)編碼器會(huì)跟隨主電動(dòng)機(jī)做定向擺動(dòng)，并在主控PLC高速計(jì)數(shù)器hsc0的a/b相脈沖輸入端輸出兩列a/b相脈沖。主控PLC控制系統(tǒng)接受到此脈沖信號(hào)時(shí)，可結(jié)合程序中事先輸入的hsc0加、減計(jì)數(shù)方式，對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的a相脈沖，主控PLC進(jìn)行加計(jì)數(shù)計(jì)算，最終計(jì)算得出恒定間隔時(shí)間內(nèi)，礦井提升機(jī)提升行程和提升速度，并通過電子顯示屏顯示。

值得一提的是，當(dāng)?shù)V井實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)由多個(gè)可編程序控制器系統(tǒng)組成一個(gè)大系統(tǒng)時(shí)，考慮到可編程序控制器控制系統(tǒng)關(guān)鍵的“急?！贝胧┬柘惹谐龍?zhí)行機(jī)構(gòu)電源后方能送入可編程序控制器，主令控制器關(guān)鍵命令除了需通過可編程序控制器自身網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行信息傳送以外，還需通過I/O點(diǎn)做成硬件聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行二次傳輸，從而有效保障礦井生產(chǎn)安全。

某煤礦副井提升機(jī)采用中信重型機(jī)械公司生產(chǎn)JKMD-3.5× 4（Ⅲ）E多繩摩擦式提升機(jī)，最大提升速度10.629m/s，最小提升速度0.2m/s，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)、檢修、長(zhǎng)材、試驗(yàn)操作方式，采用E149C型中高壓液壓站。采用上海電機(jī)廠的ZKTD215/47.5型直流電機(jī)，電樞電壓750V，功率1100kW。提升鋼絲繩選用38ZBB6V×37S+FC-1570型三角股鋼絲繩，左、右同向捻各二根，平衡鋼絲繩選用P170×28NAT-8×4×9-1370型扁鋼繩二根。低壓電控系統(tǒng)由中礦傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司的ASCS全數(shù)字控制柜，主要由整流、輔助、勵(lì)磁變壓器，高壓開關(guān)柜、整流柜、勵(lì)磁柜、調(diào)節(jié)柜、低壓電源柜、控制柜等組成。電控系統(tǒng)主要由高壓配電系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、全數(shù)字變流系統(tǒng)組成。電氣操作系統(tǒng)采用西門子公司原裝S7-300系列可編程序控制器作操作控制主控單元，安全保護(hù)采用軟、硬件兩路安全回路實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)；監(jiān)控計(jì)算機(jī)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)配備通訊軟件構(gòu)成，可對(duì)提升機(jī)全行程各重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。配備與過程接口相關(guān)的各種電源、繼電器、接口模塊、一體式操作臺(tái)集中顯示信號(hào)燈，采集、檢測(cè)、預(yù)處理并顯示提升機(jī)各種運(yùn)行指令、位置信號(hào)、速度信號(hào)、故障信號(hào)燈，并依據(jù)指令、安全信號(hào)的要求實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)工藝控制和安全保護(hù)。絞車并配備KHT149提升機(jī)后備綜合保護(hù)裝置，作為絞車后備保護(hù)。

3　PLC技術(shù)在礦井提升應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

3.1編程器選擇

通常情況下，礦井提升PLC編程器多選擇圖形編程器編程，該編程器使用梯形圖編程，既方便又直觀，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。還有一種是手持編程器編程。該編程器效率低，所以只適用于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦區(qū)生產(chǎn)能力、礦區(qū)提升設(shè)備等的具體情況具體選擇。

在設(shè)計(jì)可編程序控制系統(tǒng)時(shí)，要給可編程序控制系統(tǒng)配置必備的彩色圖形工作站/屏幕監(jiān)視，還要給關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備附近配置指示燈，只有這樣才能保證監(jiān)視程序的正常工作，除此之外這樣設(shè)計(jì)還可以給操作人員確認(rèn)可編程序控制系統(tǒng)正常運(yùn)行提供技術(shù)支持。

3.2盡可能應(yīng)用PLC技術(shù)自身輸入輸出端口

通常情況下，PLC技術(shù)自身輸入輸出端口不可以離它的傳輸距離太遠(yuǎn)，這樣能夠避免設(shè)計(jì)、制造和使用上的不方面。除此之外，還應(yīng)當(dāng)利用PLC技術(shù)輸出端口直接推動(dòng)接觸器、電磁閥等常規(guī)電器，通常狀況下無需再對(duì)常規(guī)輸出回路再作繼電器轉(zhuǎn)換。

3.3PLC技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)聯(lián)合使用

當(dāng)前部分礦井應(yīng)用時(shí)采用了PLC技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)聯(lián)合使用技術(shù)，這種技術(shù)可以最大程度的發(fā)揮性能指標(biāo)、性能。通常情況下，建議采用該技術(shù)，因?yàn)椋捎迷摷夹g(shù)不僅能夠使電控系統(tǒng)中的所有設(shè)備間，只外用一根雙絞線連接，還能夠提升系統(tǒng)可靠性，為維護(hù)工作減少工作量。

[1]袁素華.PLC在礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].商情，2013（35）.

[2]樊孝師，樊澤陽.礦井提升絞車中PLC變頻技術(shù)的應(yīng)用和維護(hù)[J].能源與節(jié)能，2014（6）.

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