非煤礦山提升系統PLC保護措施

程帥

摘 要：我國經濟的快速發展，加速了我國對于礦產資源的需求，在礦石的開采過程中，礦井提升機被稱為礦山的咽喉，是礦山采礦最重要的進出設備，礦山提升機的安全性與可靠性直接影響著礦山開采的安全，對于礦山的正常開采有著十分重要的意義。為提高礦山提升機的安全性，通過將礦山提升機與PLC相結合，在改造礦山提升機傳動系統的基礎上提高礦山提升機的安全性與可靠性，文章將在分析PLC的控制與保護系統的基礎上對PLC在礦山提升機中的應用進行分析闡述。

關鍵詞：礦山提升機；PLC安全；保護措施

前言

礦山提升機是一種應用在礦井生產中的大型關鍵性設備，是構成礦山開采設備中的重要一環，主要用于升降人員和設備，是溝通井下與地表生產運輸設備的關鍵性設備，因此，提高礦山提升機的安全性與可靠性有著十分重要的現實性意義。原有的礦山提升機雖然也采用了一些保護措施，但是由于礦山提升機所使用的現場環境十分復雜、惡劣使得礦山提升機所采用的保護措施無法達到其預期效果，使得礦山提升機的生產安全事故時有發生，嚴重影響了礦山的正常生產。利用現代電子技術與礦山提升機相結合，提高礦山提升機保護措施的電子化、信息化程度，有效地提高礦山提升機的使用可靠性與安全性是現今乃至今后一段時間礦山提升機保護措施發展的重點。

1 礦山提升機的分類及組成

礦山提升機主要由機械和電氣兩大部分組成，其中機械部分主要是由減速器、井架和裝卸機構等組成，而電氣控制部分主要由電動機、電控系統和制動部分等組成。我國對于礦山提升機的分類主要依據的是提升機的類型，可以將其分為纏繞式提升機和摩擦式提升機兩大類。礦山提升機是一種在礦山開采中應用較多的設備。

2 礦山提升機的后備保護

在礦山提升機中本身設計有一定的保護措施，但是由于礦山提升機惡劣的現場使用環境以及監控方法和手段的不足導致礦山提升機中的保護措施無法達到預期的效果，為提高礦山提升機的可靠性與安全性，在原有基礎上增加一套后備保護裝置是行之有效的措施。其中后備保護主要具有：顯示功能（速度、深度等）、保護功能（超速保護、自動減速、減速段保護以及深度指示器失效保護等）。

3 PLC與礦井提升機相結合提升保護措施

通過將PLC應用于礦井提升機中可以實現對于礦井提升機的控制與保護監視控制。通過使用PLC可以實現礦井提升機按照預定的力圖和速度圖安全的運行，并根據需要進行相應的運動。PLC在礦井提升機的監視保護功能主要有：超速監視、過卷監視、實時速度監視、過載監視等，當監視的對象發生故障時則及時通過報警回路報警并控制抱閘停車實現對于礦井提升機的保護。

4 礦井提升機中的PLC保護控制

礦井提升機的PLC監控保護主要實現的是邏輯操作控制以及安全故障保護等兩個方面的內容。PLC操作控制通過對監視接收到的信號進行相應的邏輯運算并根據運算結果輸出相應的信號從而產生控制指令：如高壓合閘、快開合閘、磁場合閘等，在保護方面，PLC通過對接收到的信號進行邏輯運算和判斷，最后處理為：立即抱閘、提升到位抱閘、電氣制動和報警等四類。PLC的集成度、可靠性高，在現代礦井提升機保護系統中應用較多。礦井提升機的后備保護主要實現的是對電動機、卷揚機和相關機構的檢測，從而實現對于礦井提升機的保護。

4.1 礦井提升機的安全保護回路

在礦井提升機中，安全回路對于礦井提升機的安全保護十分重要。總的來說礦井提升機的故障處理主要有三種方式：（1）故障信號報警。（2）事故停車報警。（3）緊急停車。同時為了更好地確保礦井提升機的安全，在安全回路中采用的是雙線制安全保護回路，確保不論是在提升機或是安全回路本身發生故障時都能及時地實施安全制動。

4.2 礦井提升機故障保護的PLC實現

礦井提升機運行過程中的監視最主要的是需要實現對于行程終端的監視，即減速段超速和過卷監視等。（1）過卷監視主要集中在硬過卷和軟過卷兩個方面，硬過卷是對于井筒行程開關進行檢測，軟過卷是控制系統根據絞車行程脈沖計算出的行程值和提升高度值進行對比，超出即進行報警，軟、硬兩種過卷監控共同實現對于礦井提升機絞車的安全保護。（2）在以往的鋼絲繩滑動監視中依靠的是導向輪和傳動控制器上所安裝的測速機來實現對于鋼絲繩的監視，隨著數字技術的發展，現今的礦井提升機控制系統可以通過分別對安裝在主滾筒和導向輪上的軸編碼器信號進行檢測來實現對于鋼絲繩滑動的控制。（3）超速監視依靠的是在等速段對礦井提升機的運行速度進行檢測，如超出最大速度15%則進行超速報警，并及時地對礦井提升機進行制動。通過在電機中使用編碼器實現對于電機的速度與位置的控制。（4）礦井提升機安全保護中的方向監視依靠的是方向繼電器，當對方向繼電器設置一個轉向時，提升機需要按照此方向運行，如果提升機按相反的方向運行則測速機的電壓極性相反從而使安全回路動作。礦井提升機的安全保護中還有離站監視、停車監視以及速度調節器解鎖監視等。

4.3 礦井提升機PLC保護系統硬件組成

礦井提升機PLC保護系統由電源模塊、CPU模塊、I/O模塊以及通訊模塊等組成，電源模塊將輸入的交流電壓轉換成24V直流電壓實現對于后續模塊的供電，CPU模塊主要用于控制總線上模塊之間的數據傳輸與執行用戶程序，輸出模塊主要實現的是將內部信號電平轉換成控制系統所需要的外部電平信號，輸入模塊則相反。A/D模擬信號輸入輸出模塊則實現將外部模擬信號（電壓、電流、速度、溫度）等轉換成數字電平信號。通信模塊主要實現的是與上位機的通信，將PLC通過各類傳感器所采集到的信號傳輸給上位機，由上位機根據程序進行相應的邏輯運算。

4.4 礦井提升機PLC保護程序的編制

西門子PLC主要將用戶程序存放于已經編制好的“軟件模塊”中，其軟件模塊主要有：組織塊（OB）、功能塊（FB）、功能塊（PC）、數據塊（DB）等，根據礦井提升機操作保護系統的要求，在“軟件模塊”的選擇上用戶可以選擇OB100、OB1、OB35、FC1、FC5、FC91、C92以及DB1、DB2等。其中，FC0、FC1和DB1、DB2等幾個程序模塊實現計數模塊的脈沖計數任務，并將計數完成后的數值存儲在DB模塊中，用以實現CPU模塊和計數模塊之間的數據傳輸。FC5子程序塊用來對輸入到PLC中的操作信號和運行狀態信號等進行邏輯處理及閉鎖。FC91程序模塊用來對輸入到PLC中的模擬量進行處理。FC92、FC93、FC94等程序模塊對輸入到PLC中的故障保護信號進行存儲和相應的邏輯處理，并依次進行相應的故障處理。OB100為PLC上電啟動組織塊，僅在系統上電啟動后運行一次，在以后的程序循環中不再執行。

5 結束語

礦井提升機是礦山的咽喉，是連接井下與地表的重要通道，做好對于礦井提升機的安全保護對于保護職工的生命及財產安全有著十分重要的意義，傳統的礦井提升機的保護措施在可靠性與安全性方面都有所不足，將PLC與礦井提升機結合提升礦井提升機安全保護的數字化應用水平，提高礦井提升機保護措施的可靠性與安全性。文章在分析礦井提升機工作原理的基礎上對PLC在礦井提升機安全保護中的應用進行了分析闡述。

參考文獻

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