探究煤礦絞車電控系統的PLC變頻改造設計

丁大圣

（開灤集團錢家營礦業分公司機電科，河北唐山　063301）

探究煤礦絞車電控系統的PLC變頻改造設計

丁大圣

（開灤集團錢家營礦業分公司機電科，河北唐山063301）

進入新時期以來，我國經濟發展較快，對于能源的需求較大，而煤礦絞車則在煤礦開采之中的占據著較大的比重，在煤礦開采之中，運輸絞車發揮著十分重要的作用。絞車同時也是礦山開采之中能耗大戶，在建設資源節約型以及環境友好型社會的背景之下，對煤礦絞車電控系統進行變頻改造設計，對于推進其發展具有十分重要的意義。

煤礦絞車PLC設計

新時期以來，在建設資源節約型以及環境友好型社會的背景之下，煤礦開采要獲得長遠的發展，需要不斷降低能耗，走可持續發展的道路。因此傳統落后使用繞線點擊轉子串接電阻的電控系統不能滿足的當前發展的需要。要求對絞車的PLC變頻系統進行改造設計，符合當前的發展情況。

1　PLC電控系統的組成

煤礦絞車電控系統之中，組成其PLC電控系統單元的有：外部設備編程器、電源模塊、中央處理器、存儲器、擴展接II以及外部設備接口之中的輸入/輸出接口。通過電源總線、地址總線、數據總線同每一個控制總線之間將各個單元進行連接。在其外部則需要配置同之相應的控制對象以及裝置，通常來說，PLC電控系統可以分成組合式以及固定式兩種，固定式包括的主要內容有：I/O板、內存塊、CPU板以及電源等等。組合式的包括的主要的內容有內存、CPU模塊、電源模塊以及I/O模塊。固定式從其組成的角度講具有一定的不可拆卸的功能，組合式則可以根據具體情況，依照與之相應的規則而進行組合，具有較高的擴展性，因此，在實際之中具有十分廣泛的應用。從我國的煤礦絞車的總體情況來講，其主要使用的是660V、50Hz的電源，而電壓的波動范圍一般在±10%，而其允許頻率波動的范圍一般在±2.5%，通過其具體的運行，可以將其輸出功率設定為200kw，同時保證其具有0～50Hz的輸出頻率，這樣就可以保證絞車在工作之時的高效和穩定。

除此之外，系統應該給實際工作之中其不同的運行環境設置相關的保護功能，這樣可以有效解決設備存在的欠壓、過流以及過壓等問題。為了保證低頻運轉的絞車符合額定轉矩之中的規定，要求設置自動轉矩的提升功能。電氣控制之中建議使用雙PLC全數字控制系統，可以確保同硬件電路之間的冗余，實現絞車提升控制以及數字監控系統，如果當PLC出現故障之時則就可以完成臨時應急提升。在這之中為了避免出現過速裝置、減速功能保護、過卷裝置以及限速裝置，需要設置成為彼此獨立的雙線形式。在該系統之中其聲光信號同控制回路之間有著閉鎖功能，其標準為30天，可以有效保留信號出現的次數以及時間記錄等等。

2　煤礦絞車電控系統PLC變頻改造設計

2.1硬件設計

（1）變頻器容量計算；對煤礦絞車電控系統進行改造的之時，首先需要做的是做好交流繞線式電擊串電阻調速系統，其系統參數主要為：絞車使用的是JK-2.5×2/30型單繩纏繞礦井提升機。通常來說其卷筒的寬度為2m，直徑為2.5m。其減速機是XL-30，速比為30，輸入轉速保持在980r/min。電流為419A，電機功率為355kw，電壓為660v。在改造之時，為了降低成本，使用了較久的繞線電機，因為其電機比較舊，那么絞車的負載較為恒定，選擇變頻器容量的系數為1.2，那么變頻器容量的最小值則是426kw。（2）PLC控制部分電路設計；在礦井絞車電控系統之中PLC控制部分是核心，主要是通過操作臺、邏輯控制器、旋轉編碼以及繼電電路等等組成。如此可以對絞車的工作狀態進行監控，對絞車可以依照其預定的速度圖以及力圖，在運行方式的指導之下，對變頻器進行“S”形速度曲線的改造，控制絞車的啟動、減速、停車以及爬行，確保絞車可以安全穩定運行。

2.2電控系統的運行過程絞車的啟動

絞車的啟動是電控系統之中最為重要的組成部分，可以滿足開車方向、開車信號、使能信號以及速度給定信號等等條件。也正是因為這些條件要求的存在，促使電控系統的控制原理在運行過程之中從初始化到開始，需要將絞車的正轉、反轉、運行，做好重要的部位的設置工作以及相關的計算。比如說上下同步點的脈沖數，油壓零位。當系統處于邏輯操作以及集中控制之時，需要對安全回路的工作狀態進行分析。一旦其軟件安全回路出現問題的話，系統就可以使用安全閘而將液壓站的電源斷開。如果開機之時存在問題，那么就無法正常工作。如果為輕故障的話，那么工作閘不能發出開車信號和使能信號，設備處于一種不能開機的情況之中。如果安全回路良好的情況之下，應該檢查是否收到開車信號以及開車方向。而在硬件安全回路都比較正常的情況之下，開工作閘信號通常主要有兩種情況，首先半自動方式之下選擇提升/下放或者是選擇上/下。其次，在檢修以及手動的情況之下，工作閘手把非零位。

3　PLC的應用對絞車運行狀態的改善效果

從前文的論述之中，可以看出在煤礦絞車電控系統改造的具體效果，PLC變頻技術的突出優勢有：（1）此系統可以降低絞車的在運行過程的成本，不斷提升運輸循環之中調速運行的時間在總體時間之中的比重，同時也會大大降低設備運行的能源成本。也會減少電流的沖擊進而保證設備運行的狀態，保證設備維修以及時間成本。（2）其絞車的負載會根據電機的轉速而出現較大的變化，所以，變頻技術在負載控制上可以做到精確無誤，保證負載量同設備輸出之間相符合。絞車電氣可以大幅度提升精確度。與此同時，對設備進行加速以及停啟控制，有效緩解設備機械部件同電氣元件之間的沖擊，不斷提升煤礦運輸系統的安全可靠性。

4　結語

我國煤礦工業技術在新時期下出現較快的發展，在這之中PLC變頻控制技術也是構成煤礦工業發展之中最為重要的部分。同時PLC變頻技術的優勢在煤礦絞車的電氣控制得到充分的發揮。而在實際之中要求把變頻系統的主要性能同煤礦生產之中有機結合，組合PLC模塊，不斷促進煤礦開采質量的提高以及速度的提升。

［1］于德杰，王曙晨，梁新初.資源整合煤礦提升機的變頻改造［J］.中州煤炭，2009（06）：52-54+57.

［2］李滇滇，柳翠霞，桓希傳，等.調車絞車電控系統升級改造［J］.煤炭工程，2011（S1）：100-101.

［3］孔偉.絞車電氣PLC變頻技術［J］.科技傳播，2013（17）：198+143.

丁大圣（1978—），男，河北唐山人，本科，畢業于黑龍江科技學院，電氣工程師；現研究方向：礦井提升、液壓站電控、絞車電控、大型電機保養。