浅论PLC技术在煤矿提升机中应用的功能与特点

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[摘 要]浅论plc技术在煤矿提升机控制系统的主要功能、应用性能分析及应用的特点。

[关键词]煤矿提升机；PLC技术；功能；特点

中图分类号：TD633 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0007-01

1 综述

煤矿用提升机的电控系统如今多已改为PLC技术控制，它比采用继电器控制系统来说更加安全、可靠。继电器控制系统存在着可靠性差、工作效率低、维护量大等诸多缺点。由于在实际运行过程中，存在较多的故障点，以致造成了煤矿提升机运行严重不稳定的问题。运用PLC技术控制煤矿提升机，就可以有效提高煤矿提升机的安全性、可靠性，并减少故障点和故障排除时间，避免煤矿重大提升事故的发生，降低煤矿生产成本。

2 PLC技术在煤矿提升机控制系统的主要功能

煤矿提升机应用PLC技术控制，具有体积小、可靠性高、速度快以及抗干扰能力强等特点，另外还具有较高的灵活性和可扩展性。在改变运行方式时，只需要改变程序即可，实施非常方便，是继电器控制系统所不具有的。PLC控制技术在煤矿提升机控制系统中应用，主要具有如下功能：①可对罐笼位置与速度等进行全数字控制和监测，从而使罐笼按照预定位置在准S形速度下运行，并实现了罐笼的半自动加速减速等效果，且还能以数字式或直线式显示罐笼的运行具置。②可根据具体的运行种类与操作方式等内容，产生所需的速度曲线，实现罐笼运行的准S曲线不变。③它能对整个提升机系统进行实时的监控，并还能根据实际的故障类型做出相应的处理，发出故障警报，指示出故障发生的类型、位置等有效信息。④能与上位机及C30等进行信息交流，同时还能对来自各个环节的信息进行处理与传输等。

在煤矿提升机控制系统的控制回路上运用了先进的PLC技术后，其PLC作为现在主流的工业用计算机，更具备了较强的微处理能力，再通过对外部信息的采集、逻辑计算后传输给各个执行元件，这就实现了对煤矿提升机的自动化控制。

3 PLC技术在煤矿提升机中的应用性能分析

煤矿提升机电控系统应用PLC技术主要有五大部分组成，即：高压主电路、主控PLC电路、行程检测和显示电路、速度检测和显示电路和提升信号电路。而系统中的高压主电路，则仍使用原电路。在开车信号通过通信电路发出指令后，这就具备了开车条件。这时只要操作人员将制动手柄推离紧闸位置，那么主电动机就松闸；将主令控制器的手柄推向正反向的极端位置时，通过程序控制的高压换向器就使PLC得电，使主电动机定子绕组接受到高压信号，并接入全部转子电阻启动，然后依次进行余下电阻的切除，这就实现了自动加速，落实在了机械提升机上。运行过程中，旋转编码器则随主电动机转动并输出两列a/b相的脉冲。接入到主控PLC的高速计数HSCO的a/b相脉冲输入端，由主控PLC根据a/b相脉冲的相位关系，并对HSCO的加、减方式进行自动确定。这也可以根据HSCO计算结果，计算出并显示提升机的行程情况。

煤矿提升机控制系统设计及应注重的问题：

1）煤矿提升机的主回路设计。因提升机主回路主要作用是供给提升电动机电源，并实现对系统失压或过流保护、对电动机的转向与转速进行控制与调节。而主回路部分主要由高压换向器常开触头、高压开关柜、电机转子电阻及装设在操作台上的指示电流、电压表等组成。所以在主拖动电动机的选择上，鼠笼式异步电机虽价格优惠、结构简单和维护方便，但在特殊情况下却难以满足提升机所需的启动或调速性能要求，因此煤矿提升机拖动系统中一般都采用绕线式异步电机作主拖动电机。运行中在对绕线式异步电机经串电阻处理后，就可以起到限制起动电流和提高启动转矩的效果，且能在一定范围内进行调速控制。

2）煤矿提升机的制动回路设计。由于多数煤矿提升机使用绕线式异步电机进行拖动，都是通过有级切换转子回路电阻实现对电机的调速控制的，所以，这种制动系统多采用可控硅进行动力制动或是可调闸制动。而可控硅动力制动系统为电器制动，可调闸制动系统则是机械制动的。其提升机处于减速运行环节中，速度在0-5%的范围内，这时可控硅动力制动系统起作用；速度超过5-10%范围时，电气制动受限并维持最大的制动功率，另外可调闸制动系统生效，总的制动力矩增加；速度超过10%后，过速继电器将作用于安全回路中，这时可由可调闸制动系统将提升机滚筒闸住了。

3）PLC技术应用在煤矿提升机中应注意的问题：①因煤矿提升机的工作环境是具有较高的电子干扰的，所以在进行PLC的选择时要注意电磁兼容性，以便确保系统能够正常工作。而对CPU、电源变压器及编程器等设备，也要应用导电导磁性能较好的材料进行屏蔽，以有效防止外界干扰。②在可靠性上，外部输入信号故障或PLC输入接口本身故障等，都会对其影响，所以在安全、监控及制动等重要系统，要采用安全度及可靠性较高的冗余结构形式，以保证一旦发生设备故障，后备设备即刻能够投入使用，保障整个系统的运行正常。

4 PLC控制技术在煤矿提升机中应用的特点

1）加、减速、停车制动更精准。PLC技术在煤矿提升机中的应用后，可有效保证控制系统准确的对提升机加、减速、行程及停车制动等方面的控制，大大提高了煤矿提升机的手动、自动或半自动化运行效率，极大的减少了操作人员的工作强度。

2）增强故障判断与处理能力。PLC技术的应用，极大的增强了控制系统对故障的判断与处理能力。因PLC电控系统具备了强大的逻辑运算和记忆功能，假如提升机发生故障，它可在第一时间内查找故障的类别、原因、数量及故障点等。尤其是针对一些瞬时故障，PLC就能表现出了强大的故障记忆功能，而对多个故障点的判断与记忆功能则是原继电器电控系统无法所实现和所解决的。

3）人机对话直观。PLC技术在提升机系统中的应用，则可以充分利用PLC控制器作为人机对话的窗口，可在中英文状态下利用动态的图像对提升机运行状态与各种参数的显示，并且能通过人机界面在屏幕上直观显示。这对于整个煤矿提升机的运行状态进行有效控制和调节，以实现整个煤矿提升系统工作状态的全面监控效果。

4）PLC技术可以对接点反馈错误故障进行监控。对于煤矿提升机来说，大多数故障都是出现在硬件设备的误动或拒动上，当PLC输出信号，而继电器或接触器因故障拒动时，这就有可能出现减速点高压电源不掉电，以致容易出现全速过卷等重大事故的发生。而采用PLC技术对接点反馈进行监控，则可以及时地发现故障，并采取有效措施进行控制，以防止和杜绝过卷等重大事故的现象发生。

5）PLC技g可以实现对提升机的连续速度监控。而PLC还可以根据编码器的脉冲信号来确定提升机的具置，并计算出即时的给定速度。当提升机的实际速度超过范围时，则控制系统将发出自动报警信号或进行安全制动。这样便可实现对提升机的连续速度监控，并能实现提升机行程全过程监控，这就保证了提升机运行的安全性和可靠性。

5 结语

PLC技术自引入煤矿提升系统中之后，即使提升机长期在特殊的工作环境下运行，也能有效保证了其稳定性与可靠性，它要比传统的继电器控制系统相比，不但控制性能提高，而且系统的安全可靠性也大大提高了，生产效率得以大幅提升。

参考文献

[1] 郭月英.采用PLC控制方式的矿井提升机电控系统[J].科技情报开发与经济，2005，16：240-241.