PLC在礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

（湖南漣邵建設(shè)工程（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

PLC功能變得強(qiáng)大的同時(shí)，礦井系統(tǒng)借助PLC的控制功能，使用其日益強(qiáng)大的使用功能，在控制器PLC與變頻器的結(jié)合之后，使得控制線路簡(jiǎn)化之后更加適應(yīng)提升機(jī)的自動(dòng)化控制需求。目前，大部分礦井的施工人員都希望能夠利用這種自動(dòng)化控制的方法操控礦井的提升機(jī)，能夠得到非常良好的控制結(jié)果，從而為未來(lái)的自動(dòng)化控制技術(shù)探討出一條新的發(fā)展思路。

1 PLC提升機(jī)控制系統(tǒng)的組成

（1）礦井提升機(jī)的動(dòng)力裝置。基于PLC控制的提升機(jī)有變頻微調(diào)的效果，為了實(shí)現(xiàn)微調(diào)遙控控制系統(tǒng)，就需要結(jié)合動(dòng)力裝置與其他系統(tǒng)結(jié)合之后，完美地提升了提升機(jī)的整體功效，這一部分動(dòng)力裝置系統(tǒng)主要包含了：主電機(jī)、減速器和滾筒，在底座的輔助之下，主電機(jī)負(fù)責(zé)電能供應(yīng)，而后結(jié)合減速器的滾筒，提升了牽引動(dòng)力系統(tǒng)的使用效能。從而能夠得到最核心的動(dòng)力，完成人力、物力、物料之間的互通，并最終完成綜合運(yùn)輸任務(wù)[1]。礦井提升機(jī)的主電機(jī)裝置是整個(gè)提升機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，這一動(dòng)力源頭和控制監(jiān)視系統(tǒng)共同組成提升機(jī)的核心組件。

（2）液壓站所提供的制動(dòng)力。在整個(gè)PLC提升機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)，利用液壓站為提升機(jī)提供主要的制動(dòng)力，制動(dòng)力的作用，是保證整個(gè)礦井提升機(jī)能夠在安全可靠的保障之下工作，隨時(shí)控制過(guò)剩的動(dòng)力，并且可以在安全標(biāo)準(zhǔn)的許可之下工作。制動(dòng)力是動(dòng)力的反作用力，也是整個(gè)PLC提升機(jī)控制系統(tǒng)不可忽視的部分之一。

（3）變頻調(diào)速器的能量供給單元。變頻調(diào)速器主要是采用微調(diào)的模式，加速PLC提升機(jī)控制單元的能量是一種強(qiáng)大的能量供給單元，可將輸入的公頻電能轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)節(jié)的電能。在PLC提升機(jī)中，這種變頻電源的重要作用是可以發(fā)布各類不同的控制指令，也是提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的控制方式之一，其作用是為了能夠?qū)τ谔嵘龣C(jī)平穩(wěn)性加以控制，在對(duì)于現(xiàn)代提升機(jī)啟動(dòng)作用良性提升的同時(shí)，達(dá)到了能夠快捷減速停車，并達(dá)成緊急制動(dòng)之后的安全性。對(duì)于這些綜合控制因素和能量控制單元加以優(yōu)化，可以調(diào)配PLC提升機(jī)，也可以使PLC提升機(jī)的運(yùn)行更為平穩(wěn)、高效。

（4）操作臺(tái)及控制監(jiān)視系統(tǒng)。操作臺(tái)是礦井內(nèi)部系統(tǒng)的核心組件，這種組件單元能夠經(jīng)過(guò)操作臺(tái)的設(shè)定給予礦井提升機(jī)建立新的控制命令，從而能夠保證提升機(jī)的啟動(dòng)平穩(wěn)無(wú)停頓[2]。在給予提升機(jī)啟動(dòng)命令或者減速命令的時(shí)候，所有的命令都是借助緊急制動(dòng)等都是由控制核心所提出的，然后在監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)的操作人員工作構(gòu)成中，對(duì)于控制系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)的管理屬于專職監(jiān)視操作人員的工作職責(zé)，在監(jiān)控的作用之下，實(shí)現(xiàn)了完善工作狀態(tài)和監(jiān)控核心訴求的雙重目的，并且在不斷修正故障參數(shù)的同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)判斷礦井的提升機(jī)控制系統(tǒng)是否運(yùn)行正常。

2 PLC提升機(jī)的基本控制功能

（1）啟動(dòng)和停車功能。PLC是一種可編程的存儲(chǔ)器，在執(zhí)行內(nèi)部邏輯命令所交辦的工作職責(zé)之后，能夠確保對(duì)于整個(gè)工作系統(tǒng)中的工作順序和步驟予以控制。一般控制系統(tǒng)比較注重對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等操作指令的預(yù)控制，嘗試將自動(dòng)指令輸入到操作臺(tái)的指令進(jìn)程中，能夠得到最終的輸出解決方案。當(dāng)需要開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，電源和變頻器之間的常開(kāi)觸點(diǎn)隨即閉合，將380V三相動(dòng)力電接入變頻調(diào)速回路之中。需要減速停車時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械抱閘制動(dòng)，從而最終使繼電器失電，觸發(fā)常開(kāi)觸點(diǎn)的斷電功能，變頻器與動(dòng)力電源相脫離，實(shí)現(xiàn)停車的目的。啟動(dòng)和停車的環(huán)節(jié)是PLC提升機(jī)的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)在啟動(dòng)之后才能夠?qū)崿F(xiàn)各類系統(tǒng)的功能，而停車時(shí)也應(yīng)該注意安全和穩(wěn)定的運(yùn)行，不能盲目冒進(jìn)，啟動(dòng)是為了下一步的提升和下放做基礎(chǔ)，而停車功能則是在完善所有的工作步驟之后找到維護(hù)社會(huì)安全的具體方法。

圖1 變頻PLC調(diào)速主電路圖

（2）提升和下放功能。在控制回路中利用繼電器K1觸發(fā)長(zhǎng)閉觸頭，控制反轉(zhuǎn)繼電器K2，這樣做的目的是為了觸發(fā)正傳繼電器K1線圈，從而完成提升和下放的循環(huán)，要下礦井的工人來(lái)到井口之后按下下降按鈕，繼電器K2閉合就利用變頻器的相連，使電機(jī)反向下置，與此同時(shí)形成下降閉鎖過(guò)程，而按上上升按鈕時(shí)，K2再次吸合K1回路斷開(kāi)，形成向上的閉鎖環(huán)境。如此反復(fù)循環(huán)，就能夠利用繼電器的長(zhǎng)閉觸頭閉合現(xiàn)象為下一步提升做準(zhǔn)備[3]。提升和下放的功能主要是利用繼電器常閉觸頭閉合，不斷的為下一次的提升做準(zhǔn)備，這也是礦井提升功能的核心技術(shù)所在，通過(guò)一次又一次的提升和下放，完成整個(gè)提升機(jī)系統(tǒng)完善的應(yīng)用。因此，在研究中常常將提升和下放功能作為日?；A(chǔ)的運(yùn)行功能看待。

（3）公頻和變頻轉(zhuǎn)化功能。公頻和變頻之間的轉(zhuǎn)化目的，是為了使電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在公頻或者變頻故障出現(xiàn)之后能夠靈活地實(shí)現(xiàn)自由切換，為了保證工作狀態(tài)，常常在變頻調(diào)速運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。在轉(zhuǎn)化中，繼電器KM2得到電能，KM3電能剝奪，為了能夠利用公頻和變頻完善提升機(jī)電機(jī)的效能，常常使用KM2實(shí)現(xiàn)閉合觸點(diǎn)的全開(kāi)功能。通過(guò)并跨變頻器和連接電機(jī)共同發(fā)揮作用，技術(shù)人員一般會(huì)經(jīng)過(guò)技術(shù)測(cè)試，使用變頻器介入調(diào)速回路，并且接受自動(dòng)操作臺(tái)的監(jiān)控。但是如果當(dāng)變頻器出現(xiàn)了故障，就需要對(duì)于電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)式的自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)節(jié)機(jī)制發(fā)生作用的時(shí)候，KM3進(jìn)入公頻，電機(jī)的工作狀態(tài)、故障狀態(tài)和故障排除狀態(tài)會(huì)因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的差異呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)[4]。KM3閉合、KM2斷開(kāi)，電機(jī)進(jìn)入公頻狀態(tài)。公頻與變頻之間實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換功能，基于電機(jī)電動(dòng)制動(dòng)公頻按鈕，使KM2斷開(kāi)、KM3閉合，并來(lái)回往復(fù)循環(huán)。完成了基于PLC控制系統(tǒng)所參與的轉(zhuǎn)換，在檢修的時(shí)候非常有助于延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換結(jié)果，實(shí)現(xiàn)有效地故障排除。

（4）借助PLC控制完成保護(hù)監(jiān)視功能。PLC的一個(gè)重要功能就是保護(hù)及監(jiān)視功能超輕的監(jiān)視效果，能夠參與整個(gè)提升機(jī)在上行和下行時(shí)的過(guò)程監(jiān)視，通過(guò)實(shí)時(shí)的速度監(jiān)視找出故障，控制礦車的形成，并完成過(guò)載監(jiān)視和過(guò)載處理。在整個(gè)監(jiān)視過(guò)程中，有幾個(gè)非常重要的問(wèn)題是需要加以重視的：第一、過(guò)程保護(hù)和監(jiān)視之間的關(guān)系非常密切，在礦井口的安全井口處，經(jīng)過(guò)測(cè)算，可以選取安全距離安裝常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)，這樣能夠保證礦車的故障發(fā)生，或者操作失誤的情況發(fā)生時(shí)，安全顯示傳感器會(huì)對(duì)于常用的PLC控制執(zhí)行指定動(dòng)作。當(dāng)故障發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)因?yàn)檫^(guò)載作用自動(dòng)實(shí)現(xiàn)聲光電的報(bào)警處理。松繩保護(hù)，是采用最簡(jiǎn)單的細(xì)繩和常見(jiàn)開(kāi)關(guān)，釋放鋼絲繩到制定的距離，使其自動(dòng)垂直，然后等待起架礦車的軌道運(yùn)行進(jìn)入正軌。如出現(xiàn)松聲線像高絲繩將會(huì)松弛下垂沉降，司機(jī)將會(huì)在這種情況之下自動(dòng)停止轉(zhuǎn)向或直接停車檢修故障，避免安全隱患。這種非常迅速的保護(hù)，能夠完成提升過(guò)程中的各類安全回路動(dòng)作，從而將過(guò)載保護(hù)與提升機(jī)的損壞預(yù)警相聯(lián)系，保護(hù)提升機(jī)不被損壞。潤(rùn)滑油壓力過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響液壓站濾油器的堵塞及油的溫度，提升位置發(fā)生了潤(rùn)滑油壓力，監(jiān)視器上可以直接顯示故障數(shù)據(jù)并點(diǎn)亮相應(yīng)信息，司機(jī)可以在最短的時(shí)間之內(nèi)找到提升位置的故障，并在完成提升機(jī)工作內(nèi)容之后，判斷故障的接觸情況，之后在故障徹底清除并處理之后，自動(dòng)安排下一步工作環(huán)節(jié)的新任務(wù)。故障和提示信號(hào)互相聯(lián)系，司機(jī)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障、避免安全隱患。有時(shí)提升機(jī)可能面臨過(guò)載的具體情況，一般而言，過(guò)載狀況是不可避免的，如果已經(jīng)出現(xiàn)了過(guò)載，就需要利用熱繼電器與安全控制回路達(dá)成串聯(lián)使用狀態(tài)。為了能夠在電機(jī)負(fù)荷過(guò)重之后避免電機(jī)出現(xiàn)阻塞或者故障的情況，可以采用回路串聯(lián)的情況加以規(guī)避。也就是說(shuō)，為了避免這一情況造成安全隱患，使用熱繼電器達(dá)成觸發(fā)長(zhǎng)閉觸點(diǎn)的最終目的，借助提升機(jī)安全回路斷開(kāi)的操作，以保護(hù)提升機(jī)不因?yàn)檫^(guò)載的情況被破壞，并立刻提醒司機(jī)意識(shí)到過(guò)載問(wèn)題。第二、雖然做了大量的準(zhǔn)備工作，但提升機(jī)常常還會(huì)因?yàn)橐恍┈嵥榈墓收?，?dǎo)致出現(xiàn)階段性的中途停車問(wèn)題，此時(shí)維修相當(dāng)困難，使提升機(jī)處于減速狀態(tài)停車現(xiàn)象。發(fā)生這些故障時(shí)應(yīng)該迅速排除，司機(jī)應(yīng)確保繼續(xù)開(kāi)車后的方向正確，保持低速緩行，由井口發(fā)出開(kāi)車信號(hào)之后，司機(jī)才可以高速開(kāi)車，這樣做是為了保證提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的安全，整個(gè)礦井停電的時(shí)候，PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)提升機(jī)的安全制動(dòng)效果，并且能夠在提升機(jī)快速運(yùn)行之后利用運(yùn)行后備保護(hù)力量，備用電能將會(huì)上線。從而保證礦井提升機(jī)繼續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)安全操作。

3 結(jié)論

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可采用軟件實(shí)現(xiàn)編程目的，這種編程方式促使信息之間達(dá)成頻繁交流。通過(guò)信息的交換，杜絕控制器的常見(jiàn)弊端，同時(shí)發(fā)揮PLC的強(qiáng)大控制功能。這樣的控制系統(tǒng)能夠在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行提升機(jī)的安全保護(hù)效果，對(duì)于礦井提升機(jī)的保護(hù)作用是完善其自主運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性的保障。