PLC在煤礦提升機電控系統中的應用

龐 偉

(陽煤集團壽陽景福煤業有限公司，山西 晉中 030600)

信息技術飛速發展，煤礦生產已實現計算機實時控制。在生產過程中使用PLC(即可編程序控制器)，可提升生產效率及穩定性。此外，PLC使用方便、兼容性好且功能全面，所以備受業界青睞。對于煤炭生產來說，提升系統發揮著非常重要的作用，所以有必要深入研究電控系統中的PLC技術應用，以提升煤礦生產效率，推動行業的可持續發展。

1 PLC應用于電控系統中的必要性

提升設備的主要構件。有制動裝置、取物器、卷繞器、傳動器及卷筒驅動器等。為了確保安全生產，還有一些必要的專門設備。電動裝置、卷筒及其減速設備等都會直接影響卷筒驅動器。電控系統的運轉具有非常復雜的應力情況，且載荷的主要承受部位是薄壁，如果沒有采用合理的設計方案，將有可能導致其開裂、變形、失效。其中，減速器通常會選擇封閉式的齒輪。機軸則是此類設備的重要承載部件，可將主軸上所承受的載荷傳遞到有關承力元件上。如果是在大型礦井服役，該類設備都會有很大的提升量，工作元件的具體裝配形式將會影響構件的受力。所以，有必要對卷筒中的具體受力進行分析，明確其中的應力分布情況，優化其應力結構，這樣在滾筒上進行鋼絲繩的纏繞時，可避免出現過大彎曲應力的現象。

作為煤礦生產領域中的一類關鍵性的設備，煤礦提升機的安全穩定是保障運行安全的第一要素。信息技術近年來發展迅速，煤礦生產已逐步實現計算機實時控制。PLC是高效率的工業應用計算機，通過一系列處理開關，可避免外部接線的變化，改變其程序即可進行控制程序的相應修改，具有便捷、高效的優勢。PLC具有較低的功耗，故障較少，具有良好的穩定性和集成化性，通過高度的自動化可進行復雜邏輯的高效率運算，實現工業領域的主動控制。將PLC技術應用于煤礦生產領域中的提升機電控系統，將會進一步提升生產的穩定性和高效性。

2 PLC技術的功能與應用原理

PLC技術已廣泛應用于各類工業生產及管理流程中，其貯存器通過不同的模式來高效地控制工業過程，并合理地調控管理各種設備的運行，模擬各類輸出、輸入信息。近年來，PLC技術研究不斷深入發展，已應用于不同的生產領域。PLC技術可進行自我監控及診斷，也就是說，如果系統出現了不正常的情況，它可自行報警并終止運行。此外，還可通過有關軟件對故障進行有效的監視及測定。PLC代替了過去的繼電器控制模式，具備更為獨特的微處理性能，可采集外部數據信號，進行合理的邏輯判斷，并傳輸有關指令，使提升機實現自動化控制。

3 PLC在提升機電控系統中的應用

3.1 PLC技術的確定

PLC的主要組成包括特殊功能模塊(3塊)、擴展模塊(2塊)、擴展單元(1塊)以及基本單元(1塊)。其中，負責輸出及輸入信號的是擴展模塊、擴展單元以及基本單元等，對于基本單元，其輸出或輸入的具體點數是35/ 35，對于擴展模塊來說，其輸出或輸入的具體點數是20/0，擴展單位的輸出或輸入的具體點數則為20/20。其中的特殊功能模塊包含高速技術模塊，是負責輸入模擬量的相關模塊。可利用編程器進行程序編程工作，需用到相關的擴展機及主機(C60P-C DR型PLC)。當前所用的PLC具有4 K大小的內存，能夠滿足提升機系統的循環、自動化提升要求。

3.2 PLC的結構框架

電控系統中，PLC輸出信號為50個，輸入信號為60個。參考具體工作情況及控制和保護兩種功能所對應的邏輯關系可知，信號輸入相關設備選擇了控制開關及外設傳感器進行各類處理(包括計數、邏輯及時序等)，包括高壓轉換器和輸出繼電器在內的一系列的外部對象進行相應的操作，以合理、高效地完成各個工作任務。具體的結構關系詳見圖1。

圖1 煤礦提升機電控系統PLC的結構關系圖Fig.1 Structure relation diagram of PLC in electric control system of coal mine hoist

根據圖1可知，PLC終端是電動機，始端是操作臺。在該系統中，操作包括可跳閘制動、制動電源柜、加速接觸器、信號檢測、高壓換向器等。通過PLC機，操作臺起到了應有的控制作用，實現了提升電動機的作用。

3.3 PLC的軟件設計

該系統的主要功能是控制箕斗提升過程中的各個動作，包括爬行、保護、加速及減速等，并根據具體的控制要求來工作，所以需要科學合理地設計PLC的相關軟件。PLC要判斷它們是否處于正常合理的狀態，若為正常狀態，就可解除安全制動，若為異常狀態，將禁止啟動。從井下獲得相關信號，根據所設定的程序來進行提升動作。最初的工作是啟動及加速，此時要注意應將電流視為主要因素，時間僅是輔助因素，以合理地控制電阻的切除操作。然后，將進入等速運行的工作階段，此時沒有系統的切換。接著，在減速運行階段中，需要投入低頻制動電源，平滑地過渡到正力運行狀態，保證整個提升過程的合理有效。最后的工作階段是設備的停車及物品的卸載，繼而完成整個系統的工作。

電控系統的PLC工作主要參照提取設定的速度值、具體的位置信息、電流大小及時間長短等。此外，要結合實際工作中給出的具體信號，通過合理的比較和運算，發出控制信號。

3.4 PLC的應用優勢

應用PLC技術具有很強優勢：第一，可使系統簡化，壓縮設備體積，有效降低了設備故障率。第二，PLC可以根據程序邏輯的相關指令，執行各類指令，使不同程序得到良好的協調配合，有效減少了休止的時間，提高了生產效率，有利于整個生產過程。第三，應用PLC可實現提升機控制并發出提升信號，對信號的發送和提升機具體操作給予及時閉鎖，以減少人為原因導致的安全事故，提升了系統的自動化水平，提升了生產過程的安全性和穩定性，有助于節能增效。

4 結語

將PLC應用于煤礦生產的提升設備電控系統中，可使生產變得更為高效安全，整個系統將具有更為優越的綜合性能，極具發展前景，應積極推廣。目前，該技術正在不斷發展，未來，PLC技術將會廣泛應用于工業生產中，促進企業的安全穩定生產。