劉凱

摘 要：在礦井提升機(jī)變頻控制系統(tǒng)中運(yùn)用PLC技術(shù)能夠有效改善傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的種種不足，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文首先對(duì)礦井提升機(jī)及PLC技術(shù)相關(guān)理論進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上從軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩方面分別對(duì)基于PLC的礦井提升機(jī)變頻控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：PLC；礦井；提升機(jī)；變頻；控制系統(tǒng)

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

1 引言

對(duì)于礦山來說，礦井提升機(jī)在其中發(fā)揮著非常重要的作用，主要用來對(duì)工作人員、礦石以及物料進(jìn)行運(yùn)輸。傳統(tǒng)礦井提升機(jī)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(fèi)，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(jìn)行調(diào)速的原理是分不開的。因此，如何有效對(duì)傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。PLC作為當(dāng)前工控領(lǐng)域的“藍(lán)領(lǐng)計(jì)算機(jī)”，具有高可靠性、豐富的I/O接口模塊、編程簡(jiǎn)便、環(huán)境要求低以及模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等突出優(yōu)點(diǎn)，使得其在礦井提升機(jī)中的運(yùn)用成為了首選?；诖耍疚膶?duì)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了探討。

2 礦井提升機(jī)及PLC技術(shù)相關(guān)概述

2.1 礦井提升機(jī)

對(duì)于礦井提升機(jī)來說，提升鋼絲繩、提升容器以及提升機(jī)（包括拖動(dòng)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(jī)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(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用最普遍、場(chǎng)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(jiǎn)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(chǎng)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(diǎn)，而且兼容了當(dāng)前計(jì)算機(jī)、分散系統(tǒng)、過程儀表等控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。因此，PLC在工業(yè)領(lǐng)域又有著“藍(lán)領(lǐng)計(jì)算機(jī)”的稱謂，具有高可靠性、豐富的I/O接口模塊、編程簡(jiǎn)便、環(huán)境要求低以及模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等突出優(yōu)點(diǎn)，使得其礦井提升機(jī)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(jī)變頻控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文通過選取當(dāng)前主流的PLC，對(duì)缺點(diǎn)較多的傳統(tǒng)礦井提升機(jī)進(jìn)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(jī)的命令下，能夠發(fā)送出各種速度變化的運(yùn)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(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的，無論轉(zhuǎn)速高低，其機(jī)械特性基本上與自然機(jī)械特性平行，能夠滿足提升機(jī)特殊工作環(huán)境的要求且有著明顯的節(jié)電效果。對(duì)傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)進(jìn)行PLC改造后，可以更加加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)控方面的作用，使得礦井提升機(jī)在運(yùn)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(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，基于當(dāng)前主流的PLC改造的礦井提升機(jī)系統(tǒng)主要由動(dòng)力、液壓、控制中心以及監(jiān)控和檢測(cè)系統(tǒng)以及安全回路等部分組成。

3.2 硬件設(shè)計(jì)

對(duì)于改造后的礦井提升機(jī)來說，PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于“大腦”，通過對(duì)各部分系統(tǒng)發(fā)號(hào)施令來完成整個(gè)機(jī)器的提升控制過程。首先，速度信號(hào)的提供主要由測(cè)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(duì)各種信號(hào)的輸入做出相應(yīng)的動(dòng)作反饋。同時(shí)，可視化的操作監(jiān)視平臺(tái)也為礦井提升機(jī)操作人員提供了直觀操作提升機(jī)的方法，而且能夠?qū)Ω黜?xiàng)緊急情況進(jìn)行處理。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)也是對(duì)傳統(tǒng)礦井提升機(jī)基于PLC改造的重要組成部分，通過控制回路可以對(duì)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(shí)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(dòng)力制動(dòng)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(hào)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(jī)的變頻控制系統(tǒng)中運(yùn)用先進(jìn)的PLC技術(shù)能夠取得良好的實(shí)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?，雖然本文設(shè)計(jì)的基于PLC的調(diào)速控制系統(tǒng)能夠在礦山的實(shí)際生產(chǎn)中取得良好效果，但是還需要對(duì)其功能以及相應(yīng)的控制進(jìn)度進(jìn)一步完善，這些都需要在實(shí)踐中不斷豐富。

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