淺析煤礦提升機自動化控制系統的應用

【摘要】PLC技術在控制系統中的使用大大地提高了提升機的控制性能，也提高了系統自動化水平和安全可靠性，有利于提高系統的運行效率，促進礦井的安全、和諧、健康發展。

【關鍵詞】PLC技術；自動化控制系統

一、PLC與傳統的繼電器的區別

（1）傳統的繼電器控制就開關問題能夠很好的進行控制工作，但是PLC則不僅可對開關量進行有效控制，還能對模擬量進行控制，同時與計算機形成全面的網絡，順利完成對不同級的積極控制。

（2）傳統的繼電器控制線路的組成是諸多的硬件繼電器，而PLC放棄硬件繼電器選用很多“軟繼電器”來組成系統。正常來說，傳統繼電器的成分使其擁有強大的抗外界干擾的能力，然而由于加入了大量的機械觸點，從而使得物理方面機械疲勞、塵埃的隔離性及電弧帶來的波動，系統程度直線下降。PLC采用邏輯運算微電子來進行無機械觸點技術，難度復雜系數相對較大的由PLC內部運算器進行控制完成，所以其具有較長的使用周期，穩定性較高。（3）容易操作簡單的編程和更為直觀編程。這種可以引入程控器更利于該程序面向用戶，進行市場推廣，使用梯形圖語言來實現控制的全部過程。

（4）擁有較好的適應性能。繼電器控制主要還是通過硬件將元件之間連接起來來實現工作程序，只能在線路中實現控制功能。然而PLC的控制功能則不是通過線路而是編程來決定工作流程。當有要求對控制進行修改更新時候，則只需要將程序修改為匹配即可。使用很是方便靈活。特別值得一提的是，可編程控制器產品正向著更為符合量化標準的方式執行，目前已經達到標準化、系列化、模塊化。進行遠程方面的基本控制。

（5）功能方面很強大，接口組織技術完善。當今引用模擬和數字的雙料輸出輸入程序使可編程控制器具有更為細致化的功能運轉、邏輯和算術運算、定時、計數、順序控制、自檢、記錄和顯示等功能。在控制水平上有了進一步的提升，接口處給用戶提供了更為廣闊的發揮使用空間，在各種設備之間可以進行不同的轉換和連接，現可以與傳統的繼電器接觸器及電磁閥等進行直接連接，使用更為方便和兼容。

（6）在繼電器控制線路中，當電源接通時線路中各繼電器都處于受制約狀態。在PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環掃描接通中，每個“軟繼電器”受制約接通的時間是很短暫的。

二、PLC控制系統

PLC作為控制核心和網絡系統的主站，它承擔著整個提升機電控系統的數據采集、數值運算、信號處理、通信控制、系統管理及自檢、診斷等任務，其在電控系統中的位置非常重要。通常需要配置不少于兩套的PLC，一套為主控PLC，另一套為監控PLC，二者互為監視、比較和備用。同樣兩套PLC，最為先進的是按全級別熱備冗余（電源冗余、CPU冗余、控制網絡冗余、上位計算機冗余等）配置和采用標準以太網通信。PLC控制系統的技術發展新動向。

（1）主CPU時刻更新備用CPU，主CPU故障時，備用CPU能給切換（小于10ms）。這就意味著雙CPU在任何時刻都具有完全相同的程序、狀態而熱備冗余，從而具有最高級別的系統可靠性。

（2）熱備冗余的切換，不影響系統操作和運行、不丟失數據和程序、不導致增量輸出和誤動作，最大限度地避免了因硬件故障而造成的停機現象。

（3）每個CPU上集成有以太網接口（可冗余配置），能很方便地連接上位計算機系統，可作為操作員站、工程師站、管理站及更高層次的應用。控制器是按標準以太網協議通信、編程及組態，傳輸速率達l0Mbids，符合當今自控領域內的技術與“信息高速公路”相結合的發展主流。

（4）每個CPU上集成有兩個RS-232C接口，可以按Modbus協議與第三方的只能設備通信，如與高壓開關柜內的電力監控單元通信，能方便地實現四遙（遙測、遙控、遙信、遙調）功能而無需增加任何硬件開銷。

（5）可擴展的通信接口，能方便地與全數字直流傳動、交頻器等通信，傳動控制將不再依賴I/0信號，而是借助數據報文過程進行數據交換，J十且通信介質采用光纜，具有最高級別的抗十擾能力。

三、控制保護PLC功能

控制保護PLC根據外部輸人的有關開關量、模擬量、光電編碼器脈沖等信號進行邏輯運算、數值運算，完成提升機的啟動、運行、停車等整個提升過程的運行控制及保護，主要功能有：行程控制、提升控制及中間閉鎖、安全回路控制、井筒信號控制及聯鎖、過卷監視及控制、速度監視及控制、速度包絡線監視及控制、逐點的速度監視及控制、液壓站控制和恒減速控制、鋼絲繩滑動監視及控制、傳動裝置監視及控制、閘瓦磨損監視及控制、電源故障監視及控制、控制系統故障監視、報警及控制、故障診斷、記錄、過電壓保護、過電流保護、錯向保護等功能，為了提高PLC控制保護功能的可靠性，對于關鍵的故障監測點，應采取多通道、多元件及軟件、硬件并用等手段，實現“多重化”的控制保護功能。

四、數字提升機自動化控制系統的應用

（1）數字化的調節操作。數字化的調節是以 PLC 為主要核心構件，對于機器的保護可以說是很全面，外圍設備也做到了一定的水平。其主要工作優勢是能夠使提升機的工作速度加快以及對電流雙閉環調節，另外能夠對電路中的回路起到保護作用。

（2）安全、可靠的網絡化控制。整體的電力控制部分是借助網絡的聯通來進行有效的交流和信號傳送，需要注意的是要將現場的各種客觀條件考慮到設備安裝過程中，要盡量保證成本的最低消耗。通過網絡的傳輸能夠最大程度降低傳送信息的時間及能夠保證穩定性。新增加的 PLC 在安裝到使用中不僅能夠使其特有的基本功能得以發揮，另外還能夠代替原有的繼電器發揮同樣的作用。通過對基本程序的電子化數字化的匹配豐富來實現使用傳統繼電器無法完成的一些操作。

五、PLC技術在煤礦提升機自動化控制系統中的應用

近年來，我國的變頻技術發展迅速而且日益成熟，調速更加的方便，性能更加的優良而且具有較高的可靠性，被廣泛的應用于各個領域。可編程控制器（PLC）是一種數字運算操作的電子系統，能夠進行邏輯運算、順序控制以及算數運算等操作，具有適應性強、編程簡單、抗十擾強的優點。采用PLC控制變頻器，與傳統的繼電器控制相比，提升機制動更加平穩，操作更加簡單，提高了控制精度，降低了生產過程中的故障率。下面是闡述PLC在安全回路控制中的應用。PLC的安全回路設計主要是出現機械、電氣故障，控制提升機進人安全保護狀態，確保工作人員和設備的安全，主要有以下幾種保護措施：（1）報警顯示。會在工作參數出現異常時，如當冷卻器溫度過高時，保護系統進行報警顯示。（2）二次不能開車。當提升機的設備出現異常，有電機繞組過熱，提升機不能進行再次的啟動。（3）立即電氣制動。當提升機在工作中，出現故障時，提升機將立即進行制動，停止運行。（4）立即安全制動。安全制動是保護系統的最后環節，當提升機或是安全回路本身出現故障時都能準確地實施安全制動。

六、結論

隨著數字控制技術的發展和PLC技術水平的提高，PLC技術在提升機控制系統中的應用越來越廣泛。數字監控器也逐漸取代了機械式監控器和井筒開關，并作為提升機安全運行的后備保護，在提升機的生產過程中發揮的作用也越來越大。PLC技術在控制系統中的使用大大地提高了提升機的控制性能，也提高了系統自動化水平和安全可靠性，有利于提高系統的運行效率，促進礦井的安全、和諧、健康發展。

參考文獻

[1]何浩. PID技術在選煤自動化控制方面的使用[J]. 內蒙古煤炭經濟，2013，05：121-122.

[2]杜玉發. PLC技術在礦山機電控制中應用研究[J]. 黑龍江科技信息，2013，13：51.