PLC在煤礦提升機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

龐 偉

(陽煤集團壽陽景福煤業(yè)有限公司，山西 晉中 030600)

信息技術(shù)飛速發(fā)展，煤礦生產(chǎn)已實現(xiàn)計算機實時控制。在生產(chǎn)過程中使用PLC(即可編程序控制器)，可提升生產(chǎn)效率及穩(wěn)定性。此外，PLC使用方便、兼容性好且功能全面，所以備受業(yè)界青睞。對于煤炭生產(chǎn)來說，提升系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，所以有必要深入研究電控系統(tǒng)中的PLC技術(shù)應(yīng)用，以提升煤礦生產(chǎn)效率，推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 PLC應(yīng)用于電控系統(tǒng)中的必要性

提升設(shè)備的主要構(gòu)件。有制動裝置、取物器、卷繞器、傳動器及卷筒驅(qū)動器等。為了確保安全生產(chǎn)，還有一些必要的專門設(shè)備。電動裝置、卷筒及其減速設(shè)備等都會直接影響卷筒驅(qū)動器。電控系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)具有非常復(fù)雜的應(yīng)力情況，且載荷的主要承受部位是薄壁，如果沒有采用合理的設(shè)計方案，將有可能導(dǎo)致其開裂、變形、失效。其中，減速器通常會選擇封閉式的齒輪。機軸則是此類設(shè)備的重要承載部件，可將主軸上所承受的載荷傳遞到有關(guān)承力元件上。如果是在大型礦井服役，該類設(shè)備都會有很大的提升量，工作元件的具體裝配形式將會影響構(gòu)件的受力。所以，有必要對卷筒中的具體受力進行分析，明確其中的應(yīng)力分布情況，優(yōu)化其應(yīng)力結(jié)構(gòu)，這樣在滾筒上進行鋼絲繩的纏繞時，可避免出現(xiàn)過大彎曲應(yīng)力的現(xiàn)象。

作為煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域中的一類關(guān)鍵性的設(shè)備，煤礦提升機的安全穩(wěn)定是保障運行安全的第一要素。信息技術(shù)近年來發(fā)展迅速，煤礦生產(chǎn)已逐步實現(xiàn)計算機實時控制。PLC是高效率的工業(yè)應(yīng)用計算機，通過一系列處理開關(guān)，可避免外部接線的變化，改變其程序即可進行控制程序的相應(yīng)修改，具有便捷、高效的優(yōu)勢。PLC具有較低的功耗，故障較少，具有良好的穩(wěn)定性和集成化性，通過高度的自動化可進行復(fù)雜邏輯的高效率運算，實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的主動控制。將PLC技術(shù)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域中的提升機電控系統(tǒng)，將會進一步提升生產(chǎn)的穩(wěn)定性和高效性。

2 PLC技術(shù)的功能與應(yīng)用原理

PLC技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)及管理流程中，其貯存器通過不同的模式來高效地控制工業(yè)過程，并合理地調(diào)控管理各種設(shè)備的運行，模擬各類輸出、輸入信息。近年來，PLC技術(shù)研究不斷深入發(fā)展，已應(yīng)用于不同的生產(chǎn)領(lǐng)域。PLC技術(shù)可進行自我監(jiān)控及診斷，也就是說，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了不正常的情況，它可自行報警并終止運行。此外，還可通過有關(guān)軟件對故障進行有效的監(jiān)視及測定。PLC代替了過去的繼電器控制模式，具備更為獨特的微處理性能，可采集外部數(shù)據(jù)信號，進行合理的邏輯判斷，并傳輸有關(guān)指令，使提升機實現(xiàn)自動化控制。

3 PLC在提升機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 PLC技術(shù)的確定

PLC的主要組成包括特殊功能模塊(3塊)、擴展模塊(2塊)、擴展單元(1塊)以及基本單元(1塊)。其中，負責(zé)輸出及輸入信號的是擴展模塊、擴展單元以及基本單元等，對于基本單元，其輸出或輸入的具體點數(shù)是35/ 35，對于擴展模塊來說，其輸出或輸入的具體點數(shù)是20/0，擴展單位的輸出或輸入的具體點數(shù)則為20/20。其中的特殊功能模塊包含高速技術(shù)模塊，是負責(zé)輸入模擬量的相關(guān)模塊。可利用編程器進行程序編程工作，需用到相關(guān)的擴展機及主機(C60P-C DR型PLC)。當(dāng)前所用的PLC具有4 K大小的內(nèi)存，能夠滿足提升機系統(tǒng)的循環(huán)、自動化提升要求。

3.2 PLC的結(jié)構(gòu)框架

電控系統(tǒng)中，PLC輸出信號為50個，輸入信號為60個。參考具體工作情況及控制和保護兩種功能所對應(yīng)的邏輯關(guān)系可知，信號輸入相關(guān)設(shè)備選擇了控制開關(guān)及外設(shè)傳感器進行各類處理(包括計數(shù)、邏輯及時序等)，包括高壓轉(zhuǎn)換器和輸出繼電器在內(nèi)的一系列的外部對象進行相應(yīng)的操作，以合理、高效地完成各個工作任務(wù)。具體的結(jié)構(gòu)關(guān)系詳見圖1。

圖1 煤礦提升機電控系統(tǒng)PLC的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖Fig.1 Structure relation diagram of PLC in electric control system of coal mine hoist

根據(jù)圖1可知，PLC終端是電動機，始端是操作臺。在該系統(tǒng)中，操作包括可跳閘制動、制動電源柜、加速接觸器、信號檢測、高壓換向器等。通過PLC機，操作臺起到了應(yīng)有的控制作用，實現(xiàn)了提升電動機的作用。

3.3 PLC的軟件設(shè)計

該系統(tǒng)的主要功能是控制箕斗提升過程中的各個動作，包括爬行、保護、加速及減速等，并根據(jù)具體的控制要求來工作，所以需要科學(xué)合理地設(shè)計PLC的相關(guān)軟件。PLC要判斷它們是否處于正常合理的狀態(tài)，若為正常狀態(tài)，就可解除安全制動，若為異常狀態(tài)，將禁止啟動。從井下獲得相關(guān)信號，根據(jù)所設(shè)定的程序來進行提升動作。最初的工作是啟動及加速，此時要注意應(yīng)將電流視為主要因素，時間僅是輔助因素，以合理地控制電阻的切除操作。然后，將進入等速運行的工作階段，此時沒有系統(tǒng)的切換。接著，在減速運行階段中，需要投入低頻制動電源，平滑地過渡到正力運行狀態(tài)，保證整個提升過程的合理有效。最后的工作階段是設(shè)備的停車及物品的卸載，繼而完成整個系統(tǒng)的工作。

電控系統(tǒng)的PLC工作主要參照提取設(shè)定的速度值、具體的位置信息、電流大小及時間長短等。此外，要結(jié)合實際工作中給出的具體信號，通過合理的比較和運算，發(fā)出控制信號。

3.4 PLC的應(yīng)用優(yōu)勢

應(yīng)用PLC技術(shù)具有很強優(yōu)勢：第一，可使系統(tǒng)簡化，壓縮設(shè)備體積，有效降低了設(shè)備故障率。第二，PLC可以根據(jù)程序邏輯的相關(guān)指令，執(zhí)行各類指令，使不同程序得到良好的協(xié)調(diào)配合，有效減少了休止的時間，提高了生產(chǎn)效率，有利于整個生產(chǎn)過程。第三，應(yīng)用PLC可實現(xiàn)提升機控制并發(fā)出提升信號，對信號的發(fā)送和提升機具體操作給予及時閉鎖，以減少人為原因?qū)е碌陌踩鹿剩嵘讼到y(tǒng)的自動化水平，提升了生產(chǎn)過程的安全性和穩(wěn)定性，有助于節(jié)能增效。

4 結(jié)語

將PLC應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)的提升設(shè)備電控系統(tǒng)中，可使生產(chǎn)變得更為高效安全，整個系統(tǒng)將具有更為優(yōu)越的綜合性能，極具發(fā)展前景，應(yīng)積極推廣。目前，該技術(shù)正在不斷發(fā)展，未來，PLC技術(shù)將會廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，促進企業(yè)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)。