PLC技術在煤礦提升系統中的應用

摘 要：煤礦提升系統的電力傳動特性比較復雜，電動機長期處于正反向運動狀態，也經常出現負荷運轉的情況。基于PLC技術設計的提升系統與繼電器控制系統相比，功能性、可靠性、精準性均大大提高，對于煤礦企業的安全生產具有重大意義。本文分析了基于PLC技術提升機系統的優勢，論述了PLC技術在煤礦提升系統中的應用，并從三個方面提出了應用過程中的注意事項。

關鍵詞：PLC技術；煤礦生產；提升機

引言：

提升系統之于煤礦生產，就猶如手臂之于人體，它對于煤礦生產的重要性可想而知。隨著信息技術的快速發展，計算機控制系統已經被廣泛的應用于社會生產的各個領域，這當然也包括在煤礦提升系統中的應用，其中PLC是一種專門為礦井生產而研制出的一種控制系統，它具有很強的抗干擾性，性能完善、編程直觀，可靠性與精準性也很強。那么PLC技術的優勢具體有哪些？又是如何在煤礦提升系統中應用的？下面筆者就對以上問題展開論述。

1.PLC技術定義

PLC，全稱為可編程邏輯控制器，其存儲器具有可編程的特性，用于定時、算術、邏輯運算、計數以及順序控制等領域，主要是通過數字、模擬式輸入/輸出等形式對機械或者是生產過程進行控制。

2.基于PLC技術提升機系統的優勢

一是整個系統的組成方式采用的是模塊化結構，能夠對故障的類型加以顯示，這樣系統日常維護、維修就顯得更為方便。二是系統的邏輯是依靠PLC進行控制的，功能比繼電器控制系統更加豐富，可變性、拓展性、適應性以及工藝指標先進性更為突出。三是基于PLC技術的提升機系統只是對原系統中的邏輯模塊進行了改造，成本較低，適合大范圍推廣。四是PLC在信息輸入/輸出的過程中，擁有較強的抗干擾性能，同時具有自我診斷系統，因而該系統的可靠性很強。五是該系統具有減速開投失效保護、過速保護、反向下墜保護、卡箕斗保護、速度繼電器失效保護、動力制動接觸故障保護等一系列保護措施，安全性、可靠性以及穩定性大大增強。六是系統軟件可以實現速度給定的準S型曲線，從而能有效的改善原有調速系統的跟隨性。

3.PLC技術在煤礦提升系統中的應用

3.1.系統結構

基于PLC技術而開發出的煤礦提升系統主要有五個部分組成（如圖1所示），包括：主控PLC電路、高壓主電路、行程檢測和顯示電路、速度檢測和顯示電路、提升信號電路。其運行過程如下：當開車信號出現之后，操作人員會對開車條件進行判斷，在確保具備開車條件的情況下，操作人員會推動制動手柄，使其離開緊閘位置，相應的主電動機也會松閘，操作人員再把主令控制器的手柄推向所需的位置，此時，PLC會得到來自于程序控制系統的信號，從而使主電動機產生反應開始運轉，最終帶動提升系統進行運作。煤礦提升機在運轉的過程中，系統的旋轉編碼器會根據主電動機的轉動情況發出兩列a/b相的脈沖，然后主控PLC則會依據a/b相脈沖的相位關系，對HSCO加以確定，同時顯示出提升機的運行情況。

圖1 基于PLC技術的提升機系統結構圖

3.2.主回路設計

基于PLC技術提升機系統的主回路主要負責為電動機提供持續電源，并且在系統出現電流過大與失壓情況下，對整個系統進行保護，同時還控制著電動機旋轉的速度與方向。主回路是由高壓開關柜、電壓表、電流表以及高壓換向器常開觸頭等幾個部分組成的。對于系統電動機的選擇，我們需要注意的是雖然鼠籠式異步電動機的結構相對簡單，日常維護比較便捷，市場價位也比較低廉，但煤礦生產的環境比較復雜，在某些特殊條件下，鼠籠式異步電動機是沒有辦法滿足煤礦生產對于電動機性能方面的要求的，所以，我們最好選擇繞線式異步電機，這種機型可以滿足煤礦生產的復雜環境。除此之外，我們還需要對繞線式異步電機進行串電阻處理，這樣一方面可以方便我們對調速控制，另一方面，還可以達到限制電流以及提高啟動轉矩的目的。

3.3.制動回路設計

前文筆者已經論述過，選擇繞線式異步電機來作為主拖動電機有其優越性，而這種電動機主要是依靠有級切換轉子回路電阻的方式來控制調速的，所以，對于繞線式異步電機我們采用的是可控硅動力制動系統與可調閘制系統來對系統進行制動控制的，前者屬于電氣制動，后者屬于機械制動。煤礦提升機在減速運行的過程中，當速度保持在0-5%之間時，屬于電氣制動的范圍內，此時可控硅動力制動系統能夠發揮作用；當速度在5-10%之間時，便超出了電氣制動的范圍，此時系統會選擇機械制動，即可調閘制系統發揮效力；當速度在10%以上時，系統的過速繼電器將會對安全回路進行調節，可調閘制動系統會把提升機滾筒閘住，以維護提升機系統的安全性。

4.應用過程中的注意事項

生產實踐證明，基于PLC技術的提升機控制系統具有較高的穩定性與安全性，對于提高煤礦生產效率，確保生產安全均有重要意義。但考慮到煤礦生產的特殊性，在應用過程中，我們還需要注意以下幾點：一是提升機系統在運行的過程中，會遇到強烈的電磁干擾，因此，我們在選擇PLC時，必須要考慮電磁兼容因素，如此才能保證設備能夠安全運轉。二是系統在運行的過程中，還可能出現外部信號輸入故障、系統自身輸入故障以及各個接口故障等等，這些故障將會對整個系統造成嚴重影響，必須要引起我們的注意。三是在日常維護過程中，我們可以使用模塊式結構對整個系統進行有效的修復，當我們發現某個模塊發生故障時，對該模塊進行整體的更換，能夠確保煤礦生產的效率。

5.結論

綜上所述，基于PLC技術的煤礦提升系統具有較高的安全性、功能性以及精準性，同時它還具有后備保護功能，大大提高了自身的效率。相信隨著PLC技術的廣泛應用于，煤礦生產的安全性與效率性將會大幅度提高，從而為企業創造更多的社會效益與經濟效益。

參考文獻：

[1] 馬衍頌，左帥. 基于PLC的礦用提升機電液制動系統設計[J]. 液壓與氣動. 2011（07）

[2] 張曉平. 礦井提升機電力拖動方案探討[J]. 數字技術與應用. 2010（10）

[3] 趙曉珂. 淺談礦井提升機電控制系統[J]. 科技信息. 2011（20）

作者簡介：

張大勇（1972.12-） 男，現在山西中遠設計工程有限公司從事工礦企業供配電、自動化控制等工程設計工作。