基于PLC礦井提升機變頻控制系統(tǒng)研究

劉凱

摘 要：在礦井提升機變頻控制系統(tǒng)中運用PLC技術(shù)能夠有效改善傳統(tǒng)礦井提升機電控系統(tǒng)的種種不足，具有非常重要的現(xiàn)實意義。因此，本文首先對礦井提升機及PLC技術(shù)相關(guān)理論進行了分析，在此基礎(chǔ)上從軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩方面分別對基于PLC的礦井提升機變頻控制系統(tǒng)的具體設(shè)計進行了探討。

關(guān)鍵詞：PLC；礦井；提升機；變頻；控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.187

1 引言

對于礦山來說，礦井提升機在其中發(fā)揮著非常重要的作用，主要用來對工作人員、礦石以及物料進行運輸。傳統(tǒng)礦井提升機有著多種不足，不僅調(diào)速性能不良，而且組成線路十分復(fù)雜，給電能帶來了較大的浪費，而且還經(jīng)常出現(xiàn)故障，究其原因，和其采用的是繞線式轉(zhuǎn)子串電阻進行調(diào)速的原理是分不開的。因此，如何有效對傳統(tǒng)的礦井提升機控制系統(tǒng)進行改進具有非常重要的現(xiàn)實意義。PLC作為當(dāng)前工控領(lǐng)域的“藍領(lǐng)計算機”，具有高可靠性、豐富的I/O接口模塊、編程簡便、環(huán)境要求低以及模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計等突出優(yōu)點，使得其在礦井提升機中的運用成為了首選。基于此，本文對相關(guān)的內(nèi)容進行了探討。

2 礦井提升機及PLC技術(shù)相關(guān)概述

2.1 礦井提升機

對于礦井提升機來說，提升鋼絲繩、提升容器以及提升機（包括拖動系統(tǒng)）、天輪、井塔以及裝卸載設(shè)備是最為組要的組成部分。當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的礦井提升機主要有豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)、豎井多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng)、豎井多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng)以及斜井串車提升系統(tǒng)、斜井箕斗提升系統(tǒng)等等。

2.2 PLC技術(shù)

PLC，中文名稱為可編程邏輯控件，最早出現(xiàn)在1969年，經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用最普遍、場合最多和最重要的工業(yè)控制器。早期的可編程邏輯控件只能用于簡單的邏輯控制，僅僅用于替代繼電器控制盤，而當(dāng)前的可編程控制器已經(jīng)包含了過程控制、位置控制等場合的所有控制領(lǐng)域。其不僅保留了傳統(tǒng)的邏輯控制器的所有優(yōu)點，而且兼容了當(dāng)前計算機、分散系統(tǒng)、過程儀表等控制系統(tǒng)的優(yōu)點。因此，PLC在工業(yè)領(lǐng)域又有著“藍領(lǐng)計算機”的稱謂，具有高可靠性、豐富的I/O接口模塊、編程簡便、環(huán)境要求低以及模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計等突出優(yōu)點，使得其礦井提升機變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用成為了首選。

3 基于PLC的礦井提升機變頻控制系統(tǒng)的具體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本文通過選取當(dāng)前主流的PLC，對缺點較多的傳統(tǒng)礦井提升機進行改造，在具體的改造過程中，其原理主要為電阻調(diào)速，在司機的命令下，能夠發(fā)送出各種速度變化的運行過程，包括加速、減速、勻速或者爬行、剎車等等。變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來達到電機調(diào)速的目的，無論轉(zhuǎn)速高低，其機械特性基本上與自然機械特性平行，能夠滿足提升機特殊工作環(huán)境的要求且有著明顯的節(jié)電效果。對傳統(tǒng)的礦井提升機進行PLC改造后，可以更加加強保護和監(jiān)控方面的作用，使得礦井提升機在運行過程中更加可靠與安全，從而使其應(yīng)用性能得到了極大的提高。本文結(jié)合筆者實踐工作經(jīng)驗，基于當(dāng)前主流的PLC改造的礦井提升機系統(tǒng)主要由動力、液壓、控制中心以及監(jiān)控和檢測系統(tǒng)以及安全回路等部分組成。

3.2 硬件設(shè)計

對于改造后的礦井提升機來說，PLC是整個系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于“大腦”，通過對各部分系統(tǒng)發(fā)號施令來完成整個機器的提升控制過程。首先，速度信號的提供主要由測速回路提供，而控制行程則主要由深度指示器提供。而且plc還可以對各種信號的輸入做出相應(yīng)的動作反饋。同時，可視化的操作監(jiān)視平臺也為礦井提升機操作人員提供了直觀操作提升機的方法，而且能夠?qū)Ω黜椌o急情況進行處理。

3.3 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計也是對傳統(tǒng)礦井提升機基于PLC改造的重要組成部分，通過控制回路可以對加減速繼續(xù)擰一定的控制。一般情況下，在加速階段，主要是以時間為輔電流為主的控制原則，逐段切除電阻；而在減速階段，投入動力制動以后，按速度原則切除電阻。爬行階段，要根據(jù)爬行繼電器發(fā)出的信號控制正反轉(zhuǎn)電路的開斷。

4 結(jié)束語

綜上所述，在礦井提升機的變頻控制系統(tǒng)中運用先進的PLC技術(shù)能夠取得良好的實踐效果，值得在礦井生產(chǎn)中推廣使用。不過，我們?nèi)匀恍枰吹降氖牵m然本文設(shè)計的基于PLC的調(diào)速控制系統(tǒng)能夠在礦山的實際生產(chǎn)中取得良好效果，但是還需要對其功能以及相應(yīng)的控制進度進一步完善，這些都需要在實踐中不斷豐富。

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