PLC技術在煤礦提升機控制系統的應用

李響

摘要：改革開放以來，煤礦開采為我國的經濟發展做出了重要貢獻。隨著煤礦開采不斷加深，開采的難度也逐漸增大。煤礦提升機是煤礦開采生產作業過程中必不可少的設備，對于煤礦生產效率以及安全生產的提升有重要影響。因此，將PLC技術應用于煤礦提升機控制系統有重要意義。

關鍵詞：PLC;煤礦提升機;控制系統;應用分析

中圖分類號：TD532??? 文獻標識碼：A

1 PLC的工作原理

PLC 技術本質上屬于微型計算機，具備自動化控制功能，能夠完成工業領域控制系統的微處理操作，并且對所收集的外部信息信號進行邏輯區分判斷，給相應元件傳輸信號并執行對應行為。隨著國內科學技術的不斷發展，在工業控制領域應用 PLC 技術的條件也日益成熟完善。將PLC 技術應用到煤礦提升機控制系統具有多種優勢，其不僅使控制系統能夠自動設定和執行減速運行時的曲線速度值，而且能夠顯示提升的總次數、深度、速度等必要信息。當提升機控制系統出現故障時能夠通過聲音和光發出警報信息。基于PLC技術的煤礦提升機控制系統的電氣控制原理如圖1所示。

從圖1中可以看出，煤礦提升機憑借先進的PLC技術能夠實現獨特的微處理功能，通過采集外部信號作出邏輯判斷，進而對各個原件發出對應指令，從而實現煤礦提升機的自動化控制。

2煤礦提升機簡述

作為煤礦重要運輸設備，提升機動力源為電機，其集機械和電氣為一體，以機械設備帶動鋼絲繩牽引容器，或者是帶動其他起吊工具，然后在井筒中通過兩點運動來完成運輸任務的裝置，包括運輸人員、煤矸石、設備還有物料等，是礦井和地面聯系的橋梁。煤礦提升機安全運行對下放人員的安全、煤礦生產進度、設備安全等都影響極大，所以，在使用的同時一定要注意提升機的安全性、經濟性和穩定性的統一。

3煤礦提升機發展歷程

我國的提升機大多都是采用繞線式異步電機拖動，主要原理就是把可調節的電阻接入到電機轉子回路當中，通過改變旋轉磁場和電機轉子完成調速。該設備優點就是簡單，缺點是低速沒力、耐用性不好、不能精確調速、電機功耗大。國內煤礦生產情況對提升機要求更高，其任務也多，啟停頻繁，控制系統由主令開關和繼電器組合，該方法簡單適用，缺點是人工操作易錯，導致誤判事故發生，由于系統沒有聯鎖保護功能，容易導致操作失誤，信號不能復現，當有事故發生，對其原因調查形成一定影響。國外煤企早在 20 世紀 70 年代就在煤礦中引入 PLC 可編程控制器，加之現在計算機發展日新月異，到了 80 年代初，煤企日常管理引入了計算機監控系統，這令國外煤企自動化程度有了質的提高。同時，在煤礦提升機中應用變頻器，大大降低了其能耗。國內煤礦提升機一般都是使用 TKD 電控系統，其控制方式為電磁繼電器的邏輯控制，命令的實現要通過接觸器、電子元件、繼電器等的特定連接方式來完成。

4 PLC 控制的提升機控制系統

本文提到的煤礦提升機控制系統主要通過變頻部分、驅動部分以及液壓部分組成，卷筒、制動裝置、減速器以及驅動電機構成動力部分，提升機制動裝置儲能通過液壓部分，VVVF 即變頻調速系統，其以改變電壓和頻率的方式來完成對電機轉速的控制，控制臺包括操作臺和監控臺。前者既可以設置工作程序，同時也能夠調節速度和制動裝置，后者能夠對提升機的參數和運行情況進行監測，避免發生事故，同時因為數據儲備的工功能，還可以調出以往的監測數據。PLC 在硬件上選用可編程控制器中的 FX2N - 48MR - 001，其屬于三菱 FX2N 系列，優點在于擴展性好、通信強、速度快。電動機采用了三相異步電動機，型號為 JR150 - 10，其運行性能較好，額定功率為260 k W，轉速達588 rpm，轉矩最大為2.1 N·m。控制系統選用的電源為 AC380V，變頻器主要由聲安全回路、制動裝置回路和光報警回路組成。第一個回路目的在于如果提升機不能正常工作，接觸器會斷電，然后完成制動，并且提升機斷電。第二個回路目的在于完成系統安全制動。第三個回路目的在于如果變頻器有異常情況發生，那么就會及時報警。一旦通電，PLC 可編程控制器會初始化，然后自檢告知提升機此時在井筒的位置，如果行車信號被收到，接下來就該速度控制程序工作，根據旋轉編碼器傳回的數據分析有無超速發生，同時對速度進行調整，一直到運行到預設的位置。相比繼電器控制的控制系統，通過 PLC 控制的煤礦提升機把三菱 PLC 和通用變頻器結合在一起，不但使控制系統簡化、控制精度提升，而且使系統的穩定性和可靠性提高，并使維護成本降低。

5應用效果

首先，PLC 技術在煤礦生產中對提升機起到了重要作用，其優點十分明顯，不僅縮小了整個電控系統的占用空間，還簡化了電控系統的結構，大大降低了系統故障幾率;其次，在煤礦生產中引入 PLC，使得在整個生產過程中控制系統指令更加嚴密、直接，使得各個程序的運作更加協調，使得檢修時間大大縮短，生產效率大幅度提高;最后，在電控系統中引入 PLC，使得提升機發出的信號與控制系統有著緊密的聯系，以保證信號專線專用，避免了操作人員帶來的隱患，提高了提升機的自動化水平，為礦井中提升機的安全使用提供了保障，還減少了設備維修時所需要的工作量，達到了節能的效果。

結束語

PLC 技術在煤礦提升機的電控系統中有著重大作用，其為工業技術的改良與科學理論結合的產物，在煤礦產業中，PLC 技術不僅起到了優化控制系統的的作用，還降低了對操作人員的要求。隨著科學技術的不斷發展，相信 PLC 技術能夠在各領域得以推廣與應用，促進國民經濟又好又快地發展。

參考文獻

[1] 齊日飛. PLC 技術在煤礦提升機中的應用探討[J].中國新技術新產品，2011 （ 20） ： 109 -110.