淺談PLC控制技術在礦井提升中的應用

陳良

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限責任公司，河北 唐山 063100）

1.PLC控制技術綜述

PLC控制技術，也是可編程序控制器，其英文是Programmable Logic Controller,它就是一種數字運算操作的電子系統，大多數應用在工業環境中。它是采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入、輸出控制各種類型的機械或生產過程。

我們根據PLC的結構形式，具體可把PLC分為整體式和模塊式兩大類。第一類，整體式PLC。它是將電源、I/O接口、CPU等部件集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、價格低、體積小特點。在目前使用的小型PLC一般都是采用這種整體式結構。

第二類是模塊式PLC。它是將PLC各組成部分，分若干個單獨的模塊，如CPU模塊、電源模塊以及各種功能模塊。模塊式PLC是由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。目前使用的大、中型PLC一般采用模塊式結構。

2.PLC控制技術工作原理

在實際工作中，當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段：輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新，每次完成上述三個階段稱作是一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行這三個階段。

2.1 第一個階段：輸入采樣階段。在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態和數據，把它們存入I/O映象區中的相應得單元內。等輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。

2.2 第二個階段：用戶程序執行階段。在這個階段中，PLC按照自上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

2.3 第三個階段：輸出刷新階段。在工作中，當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這就是PLC的真正輸出的第三個階段。

3.PLC控制系統設計

目前，隨著科技技術的不斷發展，PLC的功能也得到了不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業控制領域里的每項工作任務。當我們工作人員在接到某個控制任務后，首先要分析被控對象的控制過程和要求，看看用什么控制裝備來完成這項任務。當我們在控制對象及控制裝置確定好后，還要進一步確定PLC的控制范圍。根據筆者的實際工作，設計了 PLC控制系統各工種間的工作示意圖（圖1所示）。

圖1 ：PLC控制系統設計圖示

4.PLC控制技術在礦井提升中實際應用

時下，隨著我國煤礦業的大力發展，煤礦礦井提升機擔負著提升煤炭、下放材料、升降人員和設備的重要任務。它的電控系統技術性能和可靠性直接影響煤礦的安全生產。鑒于PLC控制技術的各項特點，現在取代了以前提升機控制系統中眾多的繼電器、接觸器等系統,很好有效解決了TKD控制系統無法克服的弊病。

目前，PLC控制系統控制回路采用先進的是PLC取代原有的繼電器邏輯控制系統。它的控制系統是由動力裝置、液壓站、變頻器等諸多系統組成，具體如下圖所示。

從圖中我們分析可以得出：當井口或井底通過信號通信電路發出開車信號后，司機將制動手柄向前推離緊閘位置，主電動機松閘。司機將主令控制器的操作手柄推向正向或反向極端位置，主控PLC通過程序控制高壓換向器首先得電，使高壓信號送入主電動機定子繞組，主電動機接入全部轉子電阻啟動，然后依次切除有關電阻，實現自動加速，最后運行在自然機械特性上。

當交流提升機運行時，旋轉編碼器跟隨主電動機轉動，輸出2列a/b相脈沖，分別接到主控PLC的高速計數器hsc0的a/b相脈沖輸入端，由主控PLC根據a/b脈沖的相位關系，自動確定hsc0的加、減計數方式。根據hsc0的計數值，我們就可以計算出提升行程并顯示。同時只根據旋轉編碼器輸出的a相脈沖，主控PLC進行加計數。根據hsc1在恒定間隔時間內的計數值，就可以計算出提升速度。

結論和總結

PLC控制技術在礦井提升中的實際應用，省去了繼電器、接觸器及調速電阻，減少了故障發生率，同時還有利于節能，符合國家的技能措施。另外該系統采用PLC軟件編程實現礦井提升機的自動操作，靈活性大，節省了人力，提高了效率。

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