PLC及變頻控制在煤礦立井提升機(jī)中的研究應(yīng)用

趙國(guó)飛

（內(nèi)蒙古烏審旗中煤蒙大礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

在采礦工程當(dāng)中，需要進(jìn)行各種設(shè)備與人員的輸送，這時(shí)所應(yīng)用到的機(jī)器就是煤礦立井提升機(jī)，其成為煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中很多重要工作的設(shè)施基礎(chǔ)。煤礦立井提升機(jī)主要由工作機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，而隨著自動(dòng)化技術(shù)及變頻控制技術(shù)的發(fā)展，煤礦立井提升機(jī)的應(yīng)用也成為十分普遍的現(xiàn)象，并在新的需求出現(xiàn)時(shí)不斷得以改善與發(fā)展。

1 在提升機(jī)調(diào)速裝置中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的煤礦立井提升機(jī)當(dāng)中，所采取的調(diào)速控制手段多為繼電器控制，這種系統(tǒng)存在有一定的缺點(diǎn)：①在使用當(dāng)中具有一定的工作負(fù)擔(dān)，調(diào)速裝置對(duì)保障人員安全及設(shè)備安全都具有十分重要的意義，因此需要經(jīng)常進(jìn)行檢修和維護(hù)[1]。傳統(tǒng)的繼電器控制裝置所依靠的多為采用觸電的切斷等手段來(lái)對(duì)速度進(jìn)行具體控制，所以這種方法會(huì)使得觸頭磨損較快。②在成本方面，這種系統(tǒng)耗電較大，并且對(duì)安全的控制也不是很完善，因此利用PLC及變頻控制進(jìn)行提升機(jī)的調(diào)速控制能夠有效解決以上問(wèn)題。在成本方面，這種方式的耗電量相較于傳統(tǒng)方式得到了有效的降低，并且也能夠更大限度地保證安全。PLC及變頻控制在提升機(jī)調(diào)速裝置中的應(yīng)用采用的是I/O的分布式設(shè)計(jì)，這種方式在不同的控制柜之間利用西門(mén)子PLC具有的工業(yè)通訊總線進(jìn)行連接，便于檢修及維護(hù)。③在安全的把控方面，能夠滿足國(guó)家相關(guān)的行業(yè)規(guī)定，并且采取雙PLC的設(shè)計(jì)，可以對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 在PLC交—直—交變頻矢量控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)當(dāng)中所采取的可控硅功率單元及高壓配電單元、閘控系統(tǒng)等仍舊可以保障控制工作的有序進(jìn)行，因此可以保留。但是為了升級(jí)性能、完善功能，在原有基礎(chǔ)之上增加了交—直—交變頻電控系統(tǒng)。這種電控系統(tǒng)主要組成部分包含主控PLC S7-400系統(tǒng)等裝卸載控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)都是基于PLC及變頻技術(shù)所研制出來(lái)的新系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為能夠針對(duì)提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中所需要進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析運(yùn)算、信號(hào)控制快速開(kāi)展工作，并且針對(duì)各種故障的信息進(jìn)行快速的反應(yīng)。

將提升機(jī)的控制系統(tǒng)當(dāng)中利用全數(shù)字化的方式，能夠有效促進(jìn)控制系統(tǒng)安全性和準(zhǔn)確性方面的提升。提升機(jī)在工作的過(guò)程當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)一些故障，或者是在運(yùn)行中出現(xiàn)一些違背計(jì)劃的現(xiàn)象，這些情況一旦發(fā)生，利用PLC交—直—交變頻矢量控制系統(tǒng)就能夠得到有效的監(jiān)控，并且進(jìn)行及時(shí)的處理。

3 在立井提升機(jī)電控安全回路中的應(yīng)用

在煤礦立井提升機(jī)電控安全回路當(dāng)中利用PLC技術(shù)，能夠有效解決傳統(tǒng)繼電器應(yīng)用過(guò)程中所帶來(lái)的一些問(wèn)題。例如，在使用傳統(tǒng)的繼電器進(jìn)行電控回路監(jiān)控的過(guò)程當(dāng)中，可能會(huì)由于部分節(jié)點(diǎn)的工作問(wèn)題，導(dǎo)致安全繼電器的失電，進(jìn)而又會(huì)引發(fā)一系列的外部機(jī)械動(dòng)作，正常工作時(shí)產(chǎn)生故障的概率較高，因此進(jìn)行改造是十分必要的。利用PLC技術(shù)進(jìn)行改造后的JKM5*6（IV）提升機(jī)在使用的過(guò)程當(dāng)中針對(duì)傳統(tǒng)的提升機(jī)電控系統(tǒng)安全回路故障出現(xiàn)頻繁并且較難徹底解決的問(wèn)題進(jìn)行了如下改造：由兩個(gè)PLC及外部高壓開(kāi)關(guān)柜返節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成，這樣能夠在一定程度上提升工作的性能及穩(wěn)定性；在監(jiān)控機(jī)方面，利用一個(gè)s7-300型的PLC進(jìn)行提升機(jī)整體速度的提升，并且在提升速度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的保障[2]。在具體使用的過(guò)程中，不僅能夠大大降低維修的難度，還能夠降低這項(xiàng)裝置檢修的相關(guān)工作量，發(fā)生故障的次數(shù)也大大減少。

4 PLC交流變頻電控裝置的應(yīng)用

就使用傳統(tǒng)的交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行礦井提升機(jī)調(diào)速工作來(lái)說(shuō)，最為突出的缺點(diǎn)就是在工作運(yùn)行的穩(wěn)定性方面表現(xiàn)較差。利用傳統(tǒng)的交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行礦井提升工作，主要采取的調(diào)速手段包含變極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速和轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，而在目前科技發(fā)展的狀況之下，利用PLC交流變頻電控裝置進(jìn)行調(diào)速，有效地提升了提升機(jī)減速、加速所用的時(shí)間，也能夠在安全性能上作出高質(zhì)量的保障。提升機(jī)在工作中主要分為上提和下放，在這兩種工作的途中需要對(duì)速度進(jìn)行測(cè)量，而利用PLC的D/A轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行速度測(cè)量，與傳統(tǒng)方式相比有效提升了數(shù)字的準(zhǔn)確性，因此在編碼器測(cè)量過(guò)程中也提升了對(duì)于工作安全的保障。提升機(jī)工作中，不同狀態(tài)之下所需要的電動(dòng)機(jī)力矩也是有差別的，所以計(jì)算工作顯得十分重要。

5 PLC防爆變頻電控系統(tǒng)的應(yīng)用

在使用煤礦提升機(jī)的過(guò)程中，針對(duì)煤礦作業(yè)的特點(diǎn)需要使用防爆變頻裝置。在應(yīng)用新型煤礦提升機(jī)的過(guò)程中采用了PLC防爆變頻電控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是有效解決了電網(wǎng)諧波污染的行業(yè)難題，防止因煤礦提升機(jī)使用對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成的波動(dòng)，并且在使用提升機(jī)的過(guò)程當(dāng)中，利用PLC防爆變頻電控系統(tǒng)能夠有效地降低所使用的電量。實(shí)踐研究表明，相較于傳統(tǒng)的用電系統(tǒng)，這種利用PLC技術(shù)的變頻電控系統(tǒng)能夠節(jié)約30%左右的電量，為整個(gè)企業(yè)的發(fā)展有效地節(jié)約成本，進(jìn)而創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟(jì)效益。在安裝使用的過(guò)程當(dāng)中，必須保證符合國(guó)家相關(guān)的《煤礦安全規(guī)程》，同時(shí)在變頻調(diào)速工作過(guò)程中，變頻電控系統(tǒng)具有較為完善的故障檢測(cè)能力，能夠針對(duì)工作運(yùn)行中產(chǎn)生的故障進(jìn)行自我感知并作出反應(yīng)，便于管理人員快速找到故障源進(jìn)行修正維護(hù)，以提升整體的工作效率和工作質(zhì)量。

6 結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，鑒于煤礦開(kāi)采工作現(xiàn)狀，在煤礦立井提升機(jī)中應(yīng)用PLC及變頻控制技術(shù)是必要的手段，但是并不局限于目前的發(fā)展?fàn)顩r。煤礦立井提升機(jī)是一種十分復(fù)雜并且用途廣泛的機(jī)器，而煤礦開(kāi)采業(yè)隨著科技的發(fā)展也逐漸呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)與需求，面對(duì)這些問(wèn)題，需要不斷通過(guò)理念創(chuàng)新和科技進(jìn)步進(jìn)行改造和完善，促使煤礦開(kāi)采業(yè)高效率、高質(zhì)量地發(fā)展。

［1］李劍峰.PLC及變頻控制在煤礦立井提升機(jī)中的研究應(yīng)用［J］.變頻器世界，2017（02）：83-87.

［2］黃德明.PLC控制技術(shù)和直流調(diào)速晶閘管變頻技術(shù)在煤礦暗斜井提升機(jī)防爆變頻改造中的應(yīng)用分析［J］.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2014，33（15）：53，55.