基于PLC礦井提升機變頻控制系統研究

劉凱

摘 要：在礦井提升機變頻控制系統中運用PLC技術能夠有效改善傳統礦井提升機電控系統的種種不足，具有非常重要的現實意義。因此，本文首先對礦井提升機及PLC技術相關理論進行了分析，在此基礎上從軟件設計和硬件設計兩方面分別對基于PLC的礦井提升機變頻控制系統的具體設計進行了探討。

關鍵詞：PLC；礦井；提升機；變頻；控制系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.187

1 引言

對于礦山來說，礦井提升機在其中發揮著非常重要的作用，主要用來對工作人員、礦石以及物料進行運輸。傳統礦井提升機有著多種不足，不僅調速性能不良，而且組成線路十分復雜，給電能帶來了較大的浪費，而且還經常出現故障，究其原因，和其采用的是繞線式轉子串電阻進行調速的原理是分不開的。因此，如何有效對傳統的礦井提升機控制系統進行改進具有非常重要的現實意義。PLC作為當前工控領域的“藍領計算機”，具有高可靠性、豐富的I/O接口模塊、編程簡便、環境要求低以及模塊化結構設計等突出優點，使得其在礦井提升機中的運用成為了首選。基于此，本文對相關的內容進行了探討。

2 礦井提升機及PLC技術相關概述

2.1 礦井提升機

對于礦井提升機來說，提升鋼絲繩、提升容器以及提升機（包括拖動系統）、天輪、井塔以及裝卸載設備是最為組要的組成部分。當前應用比較廣泛的礦井提升機主要有豎井單繩纏繞式箕斗提升系統、豎井多繩摩擦式箕斗提升系統、豎井多繩摩擦式罐籠提升系統以及斜井串車提升系統、斜井箕斗提升系統等等。

2.2 PLC技術

PLC，中文名稱為可編程邏輯控件，最早出現在1969年，經過半個多世紀的發展，已經成為當前應用最普遍、場合最多和最重要的工業控制器。早期的可編程邏輯控件只能用于簡單的邏輯控制，僅僅用于替代繼電器控制盤，而當前的可編程控制器已經包含了過程控制、位置控制等場合的所有控制領域。其不僅保留了傳統的邏輯控制器的所有優點，而且兼容了當前計算機、分散系統、過程儀表等控制系統的優點。因此，PLC在工業領域又有著“藍領計算機”的稱謂，具有高可靠性、豐富的I/O接口模塊、編程簡便、環境要求低以及模塊化結構設計等突出優點，使得其礦井提升機變頻控制系統中的應用成為了首選。

3 基于PLC的礦井提升機變頻控制系統的具體設計

3.1 系統總體設計

本文通過選取當前主流的PLC，對缺點較多的傳統礦井提升機進行改造，在具體的改造過程中，其原理主要為電阻調速，在司機的命令下，能夠發送出各種速度變化的運行過程，包括加速、減速、勻速或者爬行、剎車等等。變頻調速是通過改變定子供電頻率來達到電機調速的目的，無論轉速高低，其機械特性基本上與自然機械特性平行，能夠滿足提升機特殊工作環境的要求且有著明顯的節電效果。對傳統的礦井提升機進行PLC改造后，可以更加加強保護和監控方面的作用，使得礦井提升機在運行過程中更加可靠與安全，從而使其應用性能得到了極大的提高。本文結合筆者實踐工作經驗，基于當前主流的PLC改造的礦井提升機系統主要由動力、液壓、控制中心以及監控和檢測系統以及安全回路等部分組成。

3.2 硬件設計

對于改造后的礦井提升機來說，PLC是整個系統的核心，相當于“大腦”，通過對各部分系統發號施令來完成整個機器的提升控制過程。首先，速度信號的提供主要由測速回路提供，而控制行程則主要由深度指示器提供。而且plc還可以對各種信號的輸入做出相應的動作反饋。同時，可視化的操作監視平臺也為礦井提升機操作人員提供了直觀操作提升機的方法，而且能夠對各項緊急情況進行處理。

3.3 軟件設計

軟件設計也是對傳統礦井提升機基于PLC改造的重要組成部分，通過控制回路可以對加減速繼續擰一定的控制。一般情況下，在加速階段，主要是以時間為輔電流為主的控制原則，逐段切除電阻；而在減速階段，投入動力制動以后，按速度原則切除電阻。爬行階段，要根據爬行繼電器發出的信號控制正反轉電路的開斷。

4 結束語

綜上所述，在礦井提升機的變頻控制系統中運用先進的PLC技術能夠取得良好的實踐效果，值得在礦井生產中推廣使用。不過，我們仍然需要看到的是，雖然本文設計的基于PLC的調速控制系統能夠在礦山的實際生產中取得良好效果，但是還需要對其功能以及相應的控制進度進一步完善，這些都需要在實踐中不斷豐富。

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