淺談礦井提升機PLC電控的應用

摘 要：礦井提升機作為材料和人員的運輸工具，是礦井生產必不可少的機械設備，如何控制好礦井提升機的工作是研究的關鍵技術。文章對PLC電控系統在礦井提升機中的構成做了簡要分析，詳細介紹了PLC電控系統的基本工作回路與線路動作。最后分析了PLC電控系統的發展前景。

關鍵詞：礦井生產；提升機；PLC電控系統

1 引言

提升機是一種大型提升機械設備，一般用的比較多的是礦井提升機，它起到地面與井內輸送橋梁的作用。它也被稱為礦井的“咽喉”[1]，因為只有它在井筒內無故障、穩定的運行才可以保障生產人員的安全。傳統的礦井提升機控制系統多數采用繼電器-接觸器組成的控制系統，這種控制系統存在的缺點比較多，比如可維護性差等，顯然它已經不能適應現代礦業發展的需要。因此，傳統的繼電器控制系統將會漸漸退出歷史舞臺，取而代之將會是PLC邏輯控制系統。

2 礦井提升機PLC電控系統的構成

PLC電控礦井提升機一般是由五部分構成[2]：第一部分是主電路（主要實現礦井提升機的主電路系統，包括電動機、制動系統等）、主控PLC電路（主要實現PLC電控系統內部電路）、提升行程檢測與顯示電路（主要實現提升機的實時位置檢測與主畫面的顯示）、提升速度檢測（主要實現提升機速度檢測）、提升信號電路（主要實現提升機接收啟動或停車信號）。

PLC電控礦機提升機系統結構圖[3]見圖1。其中控制主站為PLC，從站為數字深度指示系統、直流調速裝置系統以及各部分的信號傳輸系統。礦井提升機PLC電控系統的硬件構成如表1。

3 礦井提升機PLC電控系統的應用

3.1 PLC控制技術的工作過程

PLC對用戶程序的掃描過程可以分為三個階段：（1）輸入采樣階段。PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應的存儲單元內。（2）程序執行階段。在用戶程序執行階段，PLC總是按由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。（3）輸出刷新階段。PLC掃描完用戶程序后會刷新所有的數據，然后經過輸出電路驅動響應的外置設備，在這里就是驅動提升機主電機做出相應的動作。

3.2 礦井提升機PLC電控系統的基本工作回路

在實際應用中，PLC電控系統主要包括主回路、安全回路、測速回路、控制回路、輔助回路和位置檢測回路六個回路。下面詳述各個回路的工作原理：（1）主回路。主回路又包括定子回路和轉子回路。其中定子回路的作用是在提升機線路發生短路、過負荷和欠電壓時起到保護的功能；轉子回路的作用是在提升機運行過程中，按電流、時間原則分段切除轉子外接電阻來改變動機的起動和制動特性，以滿足速度的要求。（2）安全回路。起到安全保護的作用，主要有連鎖和線路安全保護等。（3）測速回路。礦井提升機工作時大部分時間是以恒定的速度運行的，此時調節串與測速機勵磁繞組中的可調電阻 將會使他勵直流測速發電機的輸出電壓保持在220VDC，提升機運行正常。PLC對電控系統的監控功能就是通過測速回路測得的速度信號來實現的。（4）控制回路。控制回路的工作原理如圖2。控制回路是整個電控系統相對比較重要的一個回路，控制回路的作用是根據提升機爬行、加速、勻速、減速、爬行、停車以及安全保護的設計要求，相應改變電控系統的工作狀態，實現必要的電氣連鎖和保護功能。（5）輔助回路。輔助回路提供潤滑油泵電源、液壓油泵電源、PLC電源、磁開關電源等。（6）位置檢測回路。位置檢測回路主要用來檢測提升機的位置，它的檢測絕對誤差精度需要小于1cm。

3.3 礦井提升機PLC電控系統的線路動作

礦井提升機系統的運行方式有很多種，有正常狀態下如何操作運行，也有故障狀態下如何操作運行，文章主要介紹一種最常用的運行方式，即等待開車——爬行加速運行——恒速運行——減速運行——爬行停車。

3.3.1 等待開車。首先，司機確認主令手柄在零位電控系統，否則接受不到開車信號。然后，當井口信號員發出開車信號時，司機啟動潤滑油泵和液壓油泵，等待潤滑油壓力超過電接點壓力表上最低設定油壓值。確保無故障時允許司機開車，否則必須等待維修人員排除故障之后，司機按故障復位按鈕復位PLC所記憶的故障之后再重復以上步驟。

3.3.2 爬行加速。提升機啟動后，司機在保證提升機運行穩定的前提下通過緩慢推動主令控制器手柄使得繼電器合閘，繼而提升機速度得到提升。

3.3.3 恒速運行。提升機速度達到恒速時，控制線路不發生變化。

3.3.4 減速運行。司機實時觀測提升機的運行位置，當滿足減速要求時，操作臺減速燈會提示司機進入減速階段。在提升機減速階段時，司機可以選擇兩種操作方式：第一種，保持主電機高壓電源，司機根據提升機的實際運行狀態緩慢的將主令控制器手柄向下拉，使提升機運行速度逐漸下降；第二種，斷開主電機高壓電源，此時提升機主電機處于斷電狀態，它會在慣性的作用下繼續運行，在外力的作用下它會緩慢的減速。

3.3.5 爬行停車。司機觀測提升機的位置，當滿足停車要求時，司機需要把主令控制器手柄回零，繼而達到停車目的。

4 結束語

就目前市場調研分析顯示，我國未來幾年在煤礦等工業領域預計將會引進大型或特大型礦井提升機，而大型礦井提升機必然對其控制精度要求甚高。通過使用PLC電控礦井提升機可以有效解決普通提升機提升性能差、控制精度低的缺點。并且采用PLC邏輯控制器所實現的控制回路具有靈活性強、故障顯示清晰、可維護性高等優點，具有進一步研究的意義。

參考文獻

[1]趙占區.PLC電控礦井提升機的應用與思考[J].科技傳播，2012（6）：118-119.

[2]李玉林.新型礦井提升機控制系統的設計[J].煤礦機械，2009，3（30）：30-32.

[3]陳良.淺談PLC控制技術在礦井提升中的應用[J].中國新技術新產品，2012（8）：17.