PLC在礦井提升中的應用

徐偉豪　郭明明

（山東煙臺鑫泰黃金礦業有限責任公司　山東　煙臺　265000）

PLC在礦井提升中的應用

徐偉豪郭明明

（山東煙臺鑫泰黃金礦業有限責任公司山東煙臺265000）

礦井提升是礦井生產過程中一個重要環節，而提升機電控裝置技術性能直接影響礦山生產效率及安全。PLC是當前普遍采用的電控裝置，本文對其優勢進行分析，并探討了其在礦井提升中的應用。

PLC；礦井提升；編程器

1　PLC控制及其在礦井提升應用中的優勢

可編程序控制器屬于專業的數字運算控制裝置，能準確執行運算、控制、定時、計數等多種運行指令，并用數字式、模擬式輸入與輸出來控制設備系統生產過程。可編程序控制器和相關設備設施都需適用于工業生產情況，要使兩者相互配合成一個主體系統。

PLC控制主程序完成系統初始化、自檢、故障診斷、調速系統控制及安全保護等一系列工作。當系統正式啟動時，PLC首先進行初始化，并對高速計數單元HSC0和HSC1進行下面幾個操作步驟：寫控制字、定義工作模式、清零、寫設定值、設置定時中斷、連接中斷、啟動計數，然后完成自檢和呈現提升機初始位置，當接收到開車指令時，PLC轉入S形速度給定控制，在系統運行過程中，當PLC接收到傳感器、接近開關和變頻器故障等外部控制所傳出信號時，PLC控制程序就會轉到對應中斷處理程序上，如此來完成超速保護、過卷、過載、松繩等保護及提升機位置、速度監控、變頻器故障監控等。當故障發生時應將其轉到對應故障處理模塊上進行故障清除工作，并據報警回路報警和安全回路實現抱閘停車保護措施。

PLC電控優點（與TDK電控相比）：

（1）由PLC控制系統代替由原來繼電器邏輯和磁放大器閘控系統。原有系統繼電器邏輯關系復雜，新的PLC系統用軟件代替原來的邏輯繼電器，減少控制元件損耗，且降低設備故障率，提高提升機運行安全性、可靠性以及延長了電氣設備使用壽命。

（2）智能化程度高、可實現人機互動，對于參數設定、運行狀態以及報警能夠完整、及時、清楚明白的呈現在設備屏幕上，一旦發現導致提升機安全問題的故障點就會立即鎖定并呈現，進而讓操作人員及時作出適當的處理。

（3）具備眾多方面的記錄作用，如檢測參數、監控參數及提升機運行參數，讓調速變得更加簡潔，為找出提升機故障原因提供了數據資料，大大縮短了故障查找時間，并提高了檢查的可靠性。

（4）容錯能力進一步提升，在各軟、硬件功能與數據采集處理系統通訊發生問題時，在由于操作人員失誤出現一些問題時，都不會對系統正常運行造成很大影響。當意外情況造成故障時，系統也能夠通過恢復功能進行恢復。

（5）系統操作更加便捷，維護更加簡單，監控系統采用全中文形式讓操作人員可以清楚明白的看到提升機運行參數、運行狀態、故障信息等等。手動、半自動、自動、檢修等各種運行操作更加簡便、更加安全，全行程速度都是確定的、速度控制采用閉環、可調閘閉環形式，使得系統更加簡潔、安全可靠。

2　PLC控制技術在礦井提升中的應用

以礦井提升機加速提升為例，當井口或井底通過信號通信電路發出開車信號時，相關操作人員只需將制動手柄向前推離緊閘位置，即可使主電動機的電磁鐵通電，主電動機松閘。操作人員需將主令控制器操作手柄推向正向或反向極端位置，PLC控制系統就會通過控制高壓換向器得到高壓信號，經信號電路處理分析后，這一高壓信號會被送入可編程控制器中的電動機定子繞組，引起電動機在接入全部轉子電阻情況下啟動，從而實現整個礦井提升機自動加速并確保整個礦井提升機能在自然機械特性基礎上繼續穩定運行。同樣整個PLC控制系統也可對礦井提升機提升行程和提升速度進行定量計算。以提升速度計算為例，當礦井提升機在交流電壓作用下自動運行時，PLC控制系統中旋轉編碼器會跟隨主電動機做定向擺動，并在主控PLC高速計數器hsc0的a/b相脈沖輸入端輸出兩列a/b相脈沖。主控PLC控制系統接受到此脈沖信號時，可結合程序中事先輸入的hsc0加、減計數方式，對旋轉編碼器輸出的a相脈沖，主控PLC進行加計數計算，最終計算得出恒定間隔時間內，礦井提升機提升行程和提升速度，并通過電子顯示屏顯示。

值得一提的是，當礦井實際生產中出現由多個可編程序控制器系統組成一個大系統時，考慮到可編程序控制器控制系統關鍵的“急停”措施需先切除執行機構電源后方能送入可編程序控制器，主令控制器關鍵命令除了需通過可編程序控制器自身網絡通信進行信息傳送以外，還需通過I/O點做成硬件聯鎖設備進行二次傳輸，從而有效保障礦井生產安全。

某煤礦副井提升機采用中信重型機械公司生產JKMD-3.5× 4（Ⅲ）E多繩摩擦式提升機，最大提升速度10.629m/s，最小提升速度0.2m/s，可實現手動、半自動、檢修、長材、試驗操作方式，采用E149C型中高壓液壓站。采用上海電機廠的ZKTD215/47.5型直流電機，電樞電壓750V，功率1100kW。提升鋼絲繩選用38ZBB6V×37S+FC-1570型三角股鋼絲繩，左、右同向捻各二根，平衡鋼絲繩選用P170×28NAT-8×4×9-1370型扁鋼繩二根。低壓電控系統由中礦傳動與自動化有限公司的ASCS全數字控制柜，主要由整流、輔助、勵磁變壓器，高壓開關柜、整流柜、勵磁柜、調節柜、低壓電源柜、控制柜等組成。電控系統主要由高壓配電系統、低壓配電系統、操作系統、安全保護系統、監控系統、全數字變流系統組成。電氣操作系統采用西門子公司原裝S7-300系列可編程序控制器作操作控制主控單元，安全保護采用軟、硬件兩路安全回路實現雙重保護；監控計算機由工業控制計算機配備通訊軟件構成，可對提升機全行程各重要參數進行監控。配備與過程接口相關的各種電源、繼電器、接口模塊、一體式操作臺集中顯示信號燈，采集、檢測、預處理并顯示提升機各種運行指令、位置信號、速度信號、故障信號燈，并依據指令、安全信號的要求實現對提升機工藝控制和安全保護。絞車并配備KHT149提升機后備綜合保護裝置，作為絞車后備保護。

3　PLC技術在礦井提升應用中應注意的問題

3.1編程器選擇

通常情況下，礦井提升PLC編程器多選擇圖形編程器編程，該編程器使用梯形圖編程，既方便又直觀，缺點是價格昂貴。還有一種是手持編程器編程。該編程器效率低，所以只適用于系統容量小，用量小的產品。在實際應用中，應當根據礦區生產能力、礦區提升設備等的具體情況具體選擇。

在設計可編程序控制系統時，要給可編程序控制系統配置必備的彩色圖形工作站/屏幕監視，還要給關鍵的機械設備附近配置指示燈，只有這樣才能保證監視程序的正常工作，除此之外這樣設計還可以給操作人員確認可編程序控制系統正常運行提供技術支持。

3.2盡可能應用PLC技術自身輸入輸出端口

通常情況下，PLC技術自身輸入輸出端口不可以離它的傳輸距離太遠，這樣能夠避免設計、制造和使用上的不方面。除此之外，還應當利用PLC技術輸出端口直接推動接觸器、電磁閥等常規電器，通常狀況下無需再對常規輸出回路再作繼電器轉換。

3.3PLC技術與現場總線技術聯合使用

當前部分礦井應用時采用了PLC技術與現場總線技術聯合使用技術，這種技術可以最大程度的發揮性能指標、性能。通常情況下，建議采用該技術，因為，采用該技術不僅能夠使電控系統中的所有設備間，只外用一根雙絞線連接，還能夠提升系統可靠性，為維護工作減少工作量。

[1]袁素華.PLC在礦井提升機電控系統中的應用[J].商情，2013（35）.

[2]樊孝師，樊澤陽.礦井提升絞車中PLC變頻技術的應用和維護[J].能源與節能，2014（6）.

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2015-6-2