礦井提升機PLC電控系統中安全回路雙線制技術的應用分析

范江鋒

摘要：目前，山西省大部分礦井提升機電控系統正逐步由早期的以TKD邏輯電路為代表的電控系統向PLC可編程序控制系統轉變。TKD控制系統是由繼電器邏輯電路、大型空氣接觸器、測速發電機等組成的有觸點控制系統。經過多年的發展，TKD-A系列提升機電控系統雖然已經形成了自己的特點，然而其不足之處也顯而易見，它的電氣線路過于復雜化，安全回路保護系統不完善（單線制）、系統中間繼電器多、電氣接點多、電氣聯線多，造成提升機因電氣故障停車事故不斷發生。采用PLC技術的新型電控系統都已較成功的應用于礦井提升實踐，其具有硬件簡潔、軟件靈活性強、安全保護齊全（雙線制）、調試方便、維護量小等特點，并取得了較好的運行經驗，克服了傳統電控系統的缺陷，代表著交流礦井提升機電控技術發展的趨勢。

關鍵詞：礦井提升機;PLC控制;電控系統;安全雙回路;控制原理

1、PLC控制系統安全回路雙線制的設計

1.1提升機安全保護裝置的要求

⑴、防止過卷裝置當提升容器超過正常終端停止位置0.5m時，應自動斷電，并能使保險閘發生作用;

⑵、防過速裝置當提升速度超過最大速度15%，應能自動斷電，并能使保險閘發生作用;

⑶、限速裝置當最大速度超過3m/s時，應裝設限速裝置，保證提升容器到達終端位置時速度不超過2m/s。如果限速裝置為凸輪板，旋轉角度應不小于270°;

⑷、閘間隙保護裝置當閘間隙超過規定值時，應能自動報警或自動斷電;

⑸、松繩保護裝置纏繞式提升機應設置松繩保護裝置，并接入安全回路和報警回路;

⑹、滿倉保護裝置箕斗提升的井口煤倉倉滿時應能報警;

⑺、減速功能保護裝置當提升容器（或平衡錘）到達設計減速位置時，應能示警并減速;

⑻、深度指示器失效保護裝置當指示器失效時，在加速、等速段應自動報警;減速度，應報警并自動斷電;

⑼、過負荷和欠壓保護裝置主回路開關柜內過電流繼電器應靈活可靠;

⑽、防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置和減速功能保護裝置應設置為相互獨立的雙線形式。

1.2 PLC控制的雙線制形式分類及原理

目前山西省礦井提升機PLC電控的安全回路雙線形式設計主要有兩種如圖1所示：一種是以中信重機和洛陽源創為代表的單編碼器與測速電機和凸輪板結合的雙PLC電控;另一種是以焦作華飛和科達自控為代表的雙編碼器的雙PLC電控。

第一種單編碼器與測速電機和凸輪板結合的雙PLC電控設計原理是：①防止過卷保護裝置雙線制是一套通過編碼器脈沖計數指示運行距離在程序中標記過卷位置來實現的、另一套回路是通過由繩端容器碰撞安裝在井筒軌道上的機械式過卷開關或者是深度指示器指針碰撞深度指示器上安裝的機械過卷開關來實現的;②防止過速保護裝置雙線制是一套通過編碼器轉速脈沖來實現速度監控、另一套回路是通過測速發電機發出的電壓值也就是所謂的強電信號來實現速度監控（此強電信號進入電控柜后通過一塊轉換板將強電信號轉換為弱電信號傳輸給PLC主機進行信號處理）;③減速功能保護裝置雙線制是一套通過編碼器脈沖計數指示運行距離在程序中標記過減速點位置來實現、另一套回路是通過深度指示器指針碰撞深度指示器上安裝的機械減速開關來實現的;④限速裝置（最大速度超過3m/s時安裝），限速裝置是在減速功能保護之后的保護裝置，其作用是在減速保護發生作用之后如果速度降不到2m/s以下將投入工作強制降速，其雙線制是一套通過編碼器脈沖計數指示運行距離在程序中標記限速點位置來實現的;另一套是通過測速電機和凸輪板來實現，當減速保護發生作用后如果測速電機監測到速度未降到2m/s以下，則凸輪板自整角機投入，其信號值與測速電機信號值比較并發生作用將速度強制降到設定值以下。

另一種雙編碼器的雙PLC電控設計原理是：①防止過卷保護裝置雙線制是通過兩套編碼器脈沖計數指示井筒深度在程序中標記過卷位置來實現的，并且有些廠家也將井筒軌道和深度指示器上的機械過卷開關一并接入到過卷保護回路中實現硬件過卷;②防止過速保護裝置雙線制是通過兩套編碼器轉速脈沖來實現速度監控的，兩套編碼器中一個為高速編碼器一般安裝于電機軸端作為主用編碼器，另一個為低速編碼器一般安裝于滾筒主軸端作為輔助編碼器（有的也安裝于深度指示器傳動軸端）;③減速功能保護裝置雙線制是通過兩套編碼器脈沖計數指示井筒深度在程序中標記減速點位置來實現的，并且有些廠家也將深度指示器上的機械減速開關一并接入到減速保護回路中實現硬件減速;④限速裝置（最大速度超過3m/s時安裝），其雙線制是通過兩套編碼器脈沖計數指示運行距離在程序中標記限速點位置來實現的。

上述兩種PLC電控安全回路雙線設計理念都是一樣的都是為了能實現防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置和減速功能保護裝置的雙線形式，但是其采樣點設計不同。第一種是由數字量和模擬量相結合的控制方式即由弱電與強電相結合的控制方式，測速電機和凸輪板自整角機參與過速保護和限速保護采集強電信號輸入控制柜轉換板由轉換板轉換為弱電信號分為兩路輸入主備PLC中進行處理比較;另一種是完全由數字量來控制，兩套軸編碼器采樣（還有些廠家安裝三個軸編碼器，電機軸處安裝一個高速編碼器，滾筒主軸和深度指示器處安裝兩個低速編碼器，兩個低速編碼器的功能基本一致，提升機運行過程中三個編碼器同時監測數據反饋給PLC主機進行數值比較，一旦有編碼器故障則PLC主機將立刻報警提示）將每只編碼器采集的數字量分為兩路分別輸入主備PLC中進行處理比較。主備兩套PLC主機在提升機運行中主PLC參與整個提升控制過程的數據處理和保護監控，備PLC只參與監測不進行主要數據處理也就是我們平時說的一人工作一人監督，一旦主PLC發生故障則備PLC馬上投入工作完成提升任務。

3結束語

礦井提升機PLC電控系統中安全回路雙線制技術對于礦井提升機安全運行具有十分重要的作用，上述兩種雙線制控制形式其基本理念都是相同的，目的都是為了實現保護的雙線監測做到有備無患。一種采用數字量與模擬量相結合的控制原理，保留了原來TKD電控中的一些采樣形式，其優點是抗干擾能力強，缺點是調整繁瑣、維護量大;另一種是完全采用數字量控制原理，其優點是調整簡單、維護量小，缺點是抗干擾能力弱一些。可見兩種控制形式各有其優缺點，在以后的生產中我們要利用其各自優點改善其缺點，充分發揮PLC電控技術優勢，提高系統綜合性能，為我國礦井安全生產做貢獻。

4參考文獻

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