某礦主井裝載機PLC控制系統技術改進

孫慧峰，高同輝

（平頂山工業職業技術學院，河南 平頂山 467001）

0 引言

某礦主井裝載機原操作控制系統采用PLC對皮帶機、給煤機、翻板、定量斗及主井上、下信號傳輸進行控制，全部閉鎖及聯鎖關系均由PLC內部程序完成。這套系統投入使用一段時間后，由于井下出煤含水份大、淤煤多等因素的影響，經常使PLC出現誤動作，導致閉鎖及聯鎖功能失效，向清煤斜下成勾撒煤，對礦井生產造成威脅，也造成大量的人力、物力浪費。為徹底改變這種狀況，技術人員對裝載機控制操作系統各設備之間的閉鎖及聯鎖關系進行了科學分析，并結合生產實際，自行設計制作了一套裝載機操作系統，對原有控制系統進行了技術改進，經過一段時間的使用證明，我們自行設計改進的操作系統基本能解決閉鎖及聯鎖功能的準確可靠操作，徹底解決向清煤斜下大量撒煤的問題，本文將具體作法總結如下。

1 問題的分析

該礦原主井絞車系采用JKMD-4×4（Ⅲ）E落地式多繩摩擦輪提升機，由直流電動機拖動，電氣控制系統采用全數字控制磁場換向SCR-D系統，可實現無級調速，具有較好的運轉特性，能實現高效運行。控制系統分全自動、半自動、手動、驗繩操作。調節系統采用德國進口原裝6RA23全數字調節器。操作系統采用美國進口原裝GE90-30可編程序控制器。實際生產的需要GE90-30退出運行時，經操作轉換開關可使提升機在GE90-30退出的事故狀態下轉入繼電器方式簡易開車。此外，當整流柜或變壓器一組發生事故時，通過方式轉換柜，可將其脫離系統，提升機可在降低功率下滿載半速運行。

該礦立井裝載設備主要由斗箱、溜槽、閘門、控制缸和測重裝置組成。如圖1所示。

圖1 立井裝載機結構組成示圖

2 技術改進途徑和技術改進關鍵

（1）利用整塊式繼電器作為主要控制部件，設計控制各設備。

（2）閉鎖及聯鎖關系；通過計算與現場安裝調試相結合，實現機構的閉鎖及聯鎖關系。

（3）確定各繼電器容量及參數。

（4）繼電器的容量大小配合要符合使用要求；閉鎖及聯鎖關系要符合現場實際工作狀況；整個系統要滿足井下防爆要求。

3 控制系統方案的改進

該控制系統改進的思路：應用整塊式繼電器適應惡劣環境能力強的特點，重新設計制作一套裝載操作系統，實現嚴密的閉鎖及聯鎖功能，確保主井正常生產。

改進后的操作控制系統主要是通過判斷箕斗到位與否以及箕斗位置與翻板位置是否一致的關系，并通過控制定量斗扇形門的開啟或關閉，實現了定量斗扇形門的開或關；通過控制定量斗煤位高低來控制皮帶的啟停及皮帶與給煤機的閉鎖功能。主要功能的工作原理論述如下。

4 控制系統的工作原理

（1）當上左箕斗到位時：工作原理如圖2所示。

第一，主井上井架箕斗到位開關信號SQ 1控制24V繼電器K1，使之吸合，其常開接點K14閉合，裝載下右到位指示燈H3點亮，同時其另一常開接點K12閉合。

第二，按正常動作程序，翻板應保持在左到位狀態，此時磁性接近開關DW1動作，其接點閉合，使繼電器K4吸合，其常開接點K43閉合，點亮翻板左到位指示燈H1，同時其另一常開接點K41閉合。

第三，常開接點K12、K41的閉合，為打開定量斗扇形門提供了必要條件。此時，若需向箕斗裝煤，按定量斗扇形門開啟按鈕SB2，使小容量繼電器K3吸合，其常開接點K31閉合，K3自保，使電磁閥G2帶電，打開定量斗扇形門開始裝煤。

第四，裝煤結束后可手動按扇形門關閉按鈕SB1或者通過箕斗離開到位位置K12或K22斷開繼電器K3回路，使K3釋放，電磁閥G2失電，扇形門關閉，完成裝煤動作。

第五，裝煤結束后，按信號按鈕帶動井上和井下聲光信號，完成信號傳輸。

（2）當上右箕斗到位時：其控制工作原理如圖3所示。

主井上井架箕斗到位開關信號SQ2控制24V繼電器K2吸合，其常開接點K24閉合，點亮箕斗下左到位指示燈H4，同時使電磁閥G1帶電，翻板自動翻至右到位。

當翻板翻至右到位時，磁性接近開關DW2動作，使繼電器K5吸合，并點亮翻板右到位指示燈H2。

繼電器K2、K5的吸合，使常開接點K22、K51均閉合，由于此串接線路與K12、K41的串接線路相并聯，其隨后的工作過程與上左箕斗到位時（3）條以后的內容相同。

（3）當箕斗不到位時：工作原理如圖3所示。繼電器K1、K2均不吸合，翻板保持在左到位狀態，繼電器K3不能形成回路，定量斗打不開。

（4）正常裝煤時：工作原理如圖4所示。若定量斗扇形門處于打開位置，即磁性接近開關DW3不動作，則繼電器K6釋放，其常開接點K62所帶指示燈H5滅，由于常開接點K61串接在皮帶控制回路中，使皮帶繼電器P1達不到吸合條件，因此不能開動皮帶向定量斗裝煤，以防將煤卸入井底。

圖2 上左箕斗到位時工作原理圖

圖3 上右箕斗到位時和箕斗不到位時工作原理

圖4 正常裝煤時工作原理圖

當定量斗扇形門關閉時，磁性接近開關DW3動作帶動繼電器K6吸合，使H5燈點亮，同時常開接點K61閉合，為皮帶控制回路的接通提供了必要條件，此時按下皮帶啟動按鈕SB3，通過回路AC36使繼電器P1吸合，其常開接點P14閉合，繼電器P1自保。其常開接點P12、P13的閉合為1#、2#給煤機的啟動提供通路。

皮帶開啟后，可根據需要通過按SB4、SB5啟動按鈕開啟1#、2#給煤機向定量斗裝煤。當定量斗中煤位達到額定裝煤量時，煤位電極開關DW4接點閉合，繼電器K7吸合，其常閉接點K71斷開繼電器P1的控制回路，皮帶自動停止，繼電器P1的常開接點P12、P13同時斷開給煤機繼電器G1、G2的控制回路，完成整個裝煤過程。其PLC的具體外部接線端如圖5所示，其輸出輸入端代號及作用詳見表1。

表1 I/O接口

5 應用效果

經綜合比較和實踐證明，新系統投入運行后，克服了原系統環境適應能力差、故障點多、線路復雜、故障率高且難以查找的弊端，既能夠確保系統運行穩定可靠，又能夠代替原PLC系統實現嚴密可靠的閉鎖及聯鎖功能。能滿足實際生產的需要。

[1]陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].廣州：華南理工大學出版社，2001.

[2]洪曉華.煤礦運輸提升[M].徐州：中國礦業大學出版社，2000.

[3]張學成.工礦企業供電[M].高等教育出版社，1999.

[4]田淑珍.可編程控制器原理及應用[M].機械工業出版社，2005.