王立科

摘 要：PLC作為一種新型的自動控制裝置，廣泛應用于各控制領域。該文基于PLC作為控制核心，介紹了現代礦井提升機控制系統(tǒng)的基本工作原理。

關鍵詞：PLC ?礦井提升 ?研究

中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0022-01

礦井提升機作為礦井運輸系統(tǒng)的主要形式之一，作為井上與井下的唯一輸送通道，承擔著人員、設備、物料、矸石和煤炭等的運輸任務。礦井提升機的控制系統(tǒng)基本要求主要體現在：要求平滑調速且精度高、滿足四象限運行、具有行程和速度監(jiān)控功能、具備完善的故障監(jiān)視裝置、設置可靠地制動裝置等幾個方面。傳統(tǒng)的礦井提升機調速控制方式為有級調速、調速精度低、能耗大、范圍小、安全性差、維護量大且造成電能的大量浪費。PLC作為一種新型的的自動控制裝置，將PLC技術應用于現代礦井提升機控制系統(tǒng)中，將提升控制、通信聯網、故障診斷、監(jiān)視報警等功能復合到一個綜合控制系統(tǒng)中，可以有效解決以上問題。

1 礦井提升機控制系統(tǒng)的發(fā)展與現狀

直流傳動即對直流電動機的速度控制。直流電動機具有良好的調速特性、較寬的調速范圍和易于實現四象限運行等特點，非常適合在頻繁正反轉和需要調速的礦井提升機中應用。如瑞典、德國等國家大多采用直流提升機。

交流傳動即對交流電動機的速度進行控制。20世紀70年代西門子公司發(fā)明矢量控制的交—直—交變頻原理后，標志著交流電機來代替直流電機實現調速的技術時代已經到來。在交流變頻裝置中，大都采用微機控制，由于微機功能強、速度快、易于實現監(jiān)視，具有現場診斷功能。如ABB公司、AEG公司和西門子公司等利用微機實現的變頻控制，都獲得了成功。

我國在20世紀50、60年代，控制系統(tǒng)一般采用交流傳動方式，這種控制方式技術簡單、投資少、運行維護容易，但調速性能差、提升能力差。70年代后期，我國煤炭系統(tǒng)從瑞典、德國、法國等國家引進了多臺晶閘管變流器供電的直流提升機。隨著電力電子技術的發(fā)展，特別是PLC技術、變頻器技術和計算機控制的出現，使得高性能交流提升機調速系統(tǒng)應運而生，而且交流提升機控制系統(tǒng)已成為當前礦井提升機控制的主要發(fā)展方向。

2 PLC技術在礦井提升機電控系統(tǒng)中的研究

該控制系統(tǒng)以兩臺FX3U系列PLC和一臺變頻器為控制核心，兩臺PLC一主一從，以通訊的方式交換數據，實現整個系統(tǒng)的控制和相關保護，變頻器安裝在變頻柜中，實現對主電動機的變頻調速和低頻制動，系統(tǒng)配置制動單元和制動電阻，實現變頻器四象限運行。系統(tǒng)采用編碼器定位和激光定位系統(tǒng)相結合的方式，用于測定系統(tǒng)的深度和與深度相關的控制功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

（1）工作原理。

系統(tǒng)主電機采用三相異步電動機變頻調速方式，用變頻器改變定子電源頻率實現電動機的啟動和調速。系統(tǒng)的制動部分采用液壓站來實現，通過改變比例電磁閥的供電電流，來調節(jié)系統(tǒng)油壓的大小，進而控制盤型制動器的開合程度。制動系統(tǒng)具有二級制動功能，保證在井筒中間提升機出現故障時采用二級制動的方式停車;在提升機到達井口附近出現故障時，為了保證事故不會繼續(xù)擴大，安全回路的任何故障，制動系統(tǒng)都會取消二級制動，實現緊急制動。

（2）系統(tǒng)設計。

提升機控制系統(tǒng)由電動機PLC控制回路、手動可調閘回路、液壓站控制回路、信號指示回路、故障開車回路和安全保護回路等環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)為手動、半自動和自動操作。

①操作控制系統(tǒng)主要完成邏輯與模擬操作控制任務。采用一臺PLC，其主要功能是執(zhí)行操作程序。來自系統(tǒng)各部分的邏輯信號直接引入到PLC的輸入端，模擬信號經A/D轉換后引入到PLC的輸入端，通過軟件分析處理后，PLC通過輸出端將控制信號傳輸到相應的執(zhí)行機構實現控制。

②行程監(jiān)控部分由編碼器檢測系統(tǒng)和激光檢測系統(tǒng)構成，系統(tǒng)將提升速度和行程位置轉換成脈沖信號送入PLC，經PLC中的軟件計算處理后給出提升容器在井筒中的速度和實際位置，送到操作臺監(jiān)視器顯示。

③安全保護系統(tǒng)有硬件安全回路和軟件安全回路，兩者之間相互冗余與閉鎖，一條斷開時，另外一條同時斷開。硬件安全回路通過硬件電路實現，當出現硬件故障時，無論PLC是否工作，其安全回路馬上斷開實現保護。軟件安全回路在PLC軟件中設計，與硬件安全回路相同并同時動作實現對系統(tǒng)的保護。

（3）現代故障診斷技術。

現代故障診斷技術以礦井提升機為研究對象，實現對提升機的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，判斷提升機是否出現運行質量下降或存在故障隱患。提醒工作人員進行預測性設備維護、維修，將故障排除在萌芽狀態(tài)，避免人員傷亡和巨大經濟損失，為礦井生產提供安全保障。

3 結論

綜上所述，基于PLC的現代礦井提升機控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的缺點和不足，將PLC技術、變頻器技術及故障診斷技術與現有電控系統(tǒng)相結合，滿足提升機智能化控制的要求。

參考文獻

[1] 蔣衛(wèi)良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007.

[2] 周夢然.激光技術在煤礦絞車提升安全檢測中的應用[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2007.

[3] 王新.變頻調速系統(tǒng)的故障診斷與健康診斷[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

摘 要：PLC作為一種新型的自動控制裝置，廣泛應用于各控制領域。該文基于PLC作為控制核心，介紹了現代礦井提升機控制系統(tǒng)的基本工作原理。

關鍵詞：PLC ?礦井提升 ?研究

中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0022-01

礦井提升機作為礦井運輸系統(tǒng)的主要形式之一，作為井上與井下的唯一輸送通道，承擔著人員、設備、物料、矸石和煤炭等的運輸任務。礦井提升機的控制系統(tǒng)基本要求主要體現在：要求平滑調速且精度高、滿足四象限運行、具有行程和速度監(jiān)控功能、具備完善的故障監(jiān)視裝置、設置可靠地制動裝置等幾個方面。傳統(tǒng)的礦井提升機調速控制方式為有級調速、調速精度低、能耗大、范圍小、安全性差、維護量大且造成電能的大量浪費。PLC作為一種新型的的自動控制裝置，將PLC技術應用于現代礦井提升機控制系統(tǒng)中，將提升控制、通信聯網、故障診斷、監(jiān)視報警等功能復合到一個綜合控制系統(tǒng)中，可以有效解決以上問題。

1 礦井提升機控制系統(tǒng)的發(fā)展與現狀

直流傳動即對直流電動機的速度控制。直流電動機具有良好的調速特性、較寬的調速范圍和易于實現四象限運行等特點，非常適合在頻繁正反轉和需要調速的礦井提升機中應用。如瑞典、德國等國家大多采用直流提升機。

交流傳動即對交流電動機的速度進行控制。20世紀70年代西門子公司發(fā)明矢量控制的交—直—交變頻原理后，標志著交流電機來代替直流電機實現調速的技術時代已經到來。在交流變頻裝置中，大都采用微機控制，由于微機功能強、速度快、易于實現監(jiān)視，具有現場診斷功能。如ABB公司、AEG公司和西門子公司等利用微機實現的變頻控制，都獲得了成功。

我國在20世紀50、60年代，控制系統(tǒng)一般采用交流傳動方式，這種控制方式技術簡單、投資少、運行維護容易，但調速性能差、提升能力差。70年代后期，我國煤炭系統(tǒng)從瑞典、德國、法國等國家引進了多臺晶閘管變流器供電的直流提升機。隨著電力電子技術的發(fā)展，特別是PLC技術、變頻器技術和計算機控制的出現，使得高性能交流提升機調速系統(tǒng)應運而生，而且交流提升機控制系統(tǒng)已成為當前礦井提升機控制的主要發(fā)展方向。

2 PLC技術在礦井提升機電控系統(tǒng)中的研究

該控制系統(tǒng)以兩臺FX3U系列PLC和一臺變頻器為控制核心，兩臺PLC一主一從，以通訊的方式交換數據，實現整個系統(tǒng)的控制和相關保護，變頻器安裝在變頻柜中，實現對主電動機的變頻調速和低頻制動，系統(tǒng)配置制動單元和制動電阻，實現變頻器四象限運行。系統(tǒng)采用編碼器定位和激光定位系統(tǒng)相結合的方式，用于測定系統(tǒng)的深度和與深度相關的控制功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

（1）工作原理。

系統(tǒng)主電機采用三相異步電動機變頻調速方式，用變頻器改變定子電源頻率實現電動機的啟動和調速。系統(tǒng)的制動部分采用液壓站來實現，通過改變比例電磁閥的供電電流，來調節(jié)系統(tǒng)油壓的大小，進而控制盤型制動器的開合程度。制動系統(tǒng)具有二級制動功能，保證在井筒中間提升機出現故障時采用二級制動的方式停車;在提升機到達井口附近出現故障時，為了保證事故不會繼續(xù)擴大，安全回路的任何故障，制動系統(tǒng)都會取消二級制動，實現緊急制動。

（2）系統(tǒng)設計。

提升機控制系統(tǒng)由電動機PLC控制回路、手動可調閘回路、液壓站控制回路、信號指示回路、故障開車回路和安全保護回路等環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)為手動、半自動和自動操作。

①操作控制系統(tǒng)主要完成邏輯與模擬操作控制任務。采用一臺PLC，其主要功能是執(zhí)行操作程序。來自系統(tǒng)各部分的邏輯信號直接引入到PLC的輸入端，模擬信號經A/D轉換后引入到PLC的輸入端，通過軟件分析處理后，PLC通過輸出端將控制信號傳輸到相應的執(zhí)行機構實現控制。

②行程監(jiān)控部分由編碼器檢測系統(tǒng)和激光檢測系統(tǒng)構成，系統(tǒng)將提升速度和行程位置轉換成脈沖信號送入PLC，經PLC中的軟件計算處理后給出提升容器在井筒中的速度和實際位置，送到操作臺監(jiān)視器顯示。

③安全保護系統(tǒng)有硬件安全回路和軟件安全回路，兩者之間相互冗余與閉鎖，一條斷開時，另外一條同時斷開。硬件安全回路通過硬件電路實現，當出現硬件故障時，無論PLC是否工作，其安全回路馬上斷開實現保護。軟件安全回路在PLC軟件中設計，與硬件安全回路相同并同時動作實現對系統(tǒng)的保護。

（3）現代故障診斷技術。

現代故障診斷技術以礦井提升機為研究對象，實現對提升機的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，判斷提升機是否出現運行質量下降或存在故障隱患。提醒工作人員進行預測性設備維護、維修，將故障排除在萌芽狀態(tài)，避免人員傷亡和巨大經濟損失，為礦井生產提供安全保障。

3 結論

綜上所述，基于PLC的現代礦井提升機控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的缺點和不足，將PLC技術、變頻器技術及故障診斷技術與現有電控系統(tǒng)相結合，滿足提升機智能化控制的要求。

參考文獻

[1] 蔣衛(wèi)良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007.

[2] 周夢然.激光技術在煤礦絞車提升安全檢測中的應用[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2007.

[3] 王新.變頻調速系統(tǒng)的故障診斷與健康診斷[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

摘 要：PLC作為一種新型的自動控制裝置，廣泛應用于各控制領域。該文基于PLC作為控制核心，介紹了現代礦井提升機控制系統(tǒng)的基本工作原理。

關鍵詞：PLC ?礦井提升 ?研究

中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0022-01

礦井提升機作為礦井運輸系統(tǒng)的主要形式之一，作為井上與井下的唯一輸送通道，承擔著人員、設備、物料、矸石和煤炭等的運輸任務。礦井提升機的控制系統(tǒng)基本要求主要體現在：要求平滑調速且精度高、滿足四象限運行、具有行程和速度監(jiān)控功能、具備完善的故障監(jiān)視裝置、設置可靠地制動裝置等幾個方面。傳統(tǒng)的礦井提升機調速控制方式為有級調速、調速精度低、能耗大、范圍小、安全性差、維護量大且造成電能的大量浪費。PLC作為一種新型的的自動控制裝置，將PLC技術應用于現代礦井提升機控制系統(tǒng)中，將提升控制、通信聯網、故障診斷、監(jiān)視報警等功能復合到一個綜合控制系統(tǒng)中，可以有效解決以上問題。

1 礦井提升機控制系統(tǒng)的發(fā)展與現狀

直流傳動即對直流電動機的速度控制。直流電動機具有良好的調速特性、較寬的調速范圍和易于實現四象限運行等特點，非常適合在頻繁正反轉和需要調速的礦井提升機中應用。如瑞典、德國等國家大多采用直流提升機。

交流傳動即對交流電動機的速度進行控制。20世紀70年代西門子公司發(fā)明矢量控制的交—直—交變頻原理后，標志著交流電機來代替直流電機實現調速的技術時代已經到來。在交流變頻裝置中，大都采用微機控制，由于微機功能強、速度快、易于實現監(jiān)視，具有現場診斷功能。如ABB公司、AEG公司和西門子公司等利用微機實現的變頻控制，都獲得了成功。

我國在20世紀50、60年代，控制系統(tǒng)一般采用交流傳動方式，這種控制方式技術簡單、投資少、運行維護容易，但調速性能差、提升能力差。70年代后期，我國煤炭系統(tǒng)從瑞典、德國、法國等國家引進了多臺晶閘管變流器供電的直流提升機。隨著電力電子技術的發(fā)展，特別是PLC技術、變頻器技術和計算機控制的出現，使得高性能交流提升機調速系統(tǒng)應運而生，而且交流提升機控制系統(tǒng)已成為當前礦井提升機控制的主要發(fā)展方向。

2 PLC技術在礦井提升機電控系統(tǒng)中的研究

該控制系統(tǒng)以兩臺FX3U系列PLC和一臺變頻器為控制核心，兩臺PLC一主一從，以通訊的方式交換數據，實現整個系統(tǒng)的控制和相關保護，變頻器安裝在變頻柜中，實現對主電動機的變頻調速和低頻制動，系統(tǒng)配置制動單元和制動電阻，實現變頻器四象限運行。系統(tǒng)采用編碼器定位和激光定位系統(tǒng)相結合的方式，用于測定系統(tǒng)的深度和與深度相關的控制功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

（1）工作原理。

系統(tǒng)主電機采用三相異步電動機變頻調速方式，用變頻器改變定子電源頻率實現電動機的啟動和調速。系統(tǒng)的制動部分采用液壓站來實現，通過改變比例電磁閥的供電電流，來調節(jié)系統(tǒng)油壓的大小，進而控制盤型制動器的開合程度。制動系統(tǒng)具有二級制動功能，保證在井筒中間提升機出現故障時采用二級制動的方式停車;在提升機到達井口附近出現故障時，為了保證事故不會繼續(xù)擴大，安全回路的任何故障，制動系統(tǒng)都會取消二級制動，實現緊急制動。

（2）系統(tǒng)設計。

提升機控制系統(tǒng)由電動機PLC控制回路、手動可調閘回路、液壓站控制回路、信號指示回路、故障開車回路和安全保護回路等環(huán)節(jié)組成，系統(tǒng)為手動、半自動和自動操作。

①操作控制系統(tǒng)主要完成邏輯與模擬操作控制任務。采用一臺PLC，其主要功能是執(zhí)行操作程序。來自系統(tǒng)各部分的邏輯信號直接引入到PLC的輸入端，模擬信號經A/D轉換后引入到PLC的輸入端，通過軟件分析處理后，PLC通過輸出端將控制信號傳輸到相應的執(zhí)行機構實現控制。

②行程監(jiān)控部分由編碼器檢測系統(tǒng)和激光檢測系統(tǒng)構成，系統(tǒng)將提升速度和行程位置轉換成脈沖信號送入PLC，經PLC中的軟件計算處理后給出提升容器在井筒中的速度和實際位置，送到操作臺監(jiān)視器顯示。

③安全保護系統(tǒng)有硬件安全回路和軟件安全回路，兩者之間相互冗余與閉鎖，一條斷開時，另外一條同時斷開。硬件安全回路通過硬件電路實現，當出現硬件故障時，無論PLC是否工作，其安全回路馬上斷開實現保護。軟件安全回路在PLC軟件中設計，與硬件安全回路相同并同時動作實現對系統(tǒng)的保護。

（3）現代故障診斷技術。

現代故障診斷技術以礦井提升機為研究對象，實現對提升機的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，判斷提升機是否出現運行質量下降或存在故障隱患。提醒工作人員進行預測性設備維護、維修，將故障排除在萌芽狀態(tài)，避免人員傷亡和巨大經濟損失，為礦井生產提供安全保障。

3 結論

綜上所述，基于PLC的現代礦井提升機控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的缺點和不足，將PLC技術、變頻器技術及故障診斷技術與現有電控系統(tǒng)相結合，滿足提升機智能化控制的要求。

參考文獻

[1] 蔣衛(wèi)良.高可靠性帶式輸送、提升及控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007.

[2] 周夢然.激光技術在煤礦絞車提升安全檢測中的應用[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2007.

[3] 王新.變頻調速系統(tǒng)的故障診斷與健康診斷[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.