陳晅

（皖北煤電集團(tuán)，安徽 宿州 234000）

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)作為礦山運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)施，提升機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性關(guān)系到整個(gè)煤礦方的安全。結(jié)合煤礦安全規(guī)程的要求，礦井應(yīng)采用動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)對(duì)煤礦進(jìn)行改造。本文分析了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于PLC的礦井監(jiān)控系統(tǒng)，針對(duì)硬件和軟件設(shè)計(jì)以及基于PLC的礦井機(jī)電控制系統(tǒng)的檢測(cè)進(jìn)行了分析，旨在提高礦井機(jī)械的工作效率和礦井生產(chǎn)的安全性。

1 煤礦提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

1.1 提升機(jī)分析

在煤礦和有色金屬礦山中，礦山升降機(jī)是煤礦場(chǎng)地的主要運(yùn)輸設(shè)備。提升機(jī)系統(tǒng)很復(fù)雜，需要連接到不同的控件進(jìn)行總體的控制。井道升格系統(tǒng)雖然有安全對(duì)策，但是由于工作環(huán)境不在每個(gè)項(xiàng)目中，盡管有供應(yīng)鏈的安全措施，機(jī)械零件和零件的工作都會(huì)減少。這是由于系統(tǒng)的非自動(dòng)功能的缺點(diǎn)造成的。人的行為會(huì)影響安全、會(huì)影響監(jiān)視和控制，從而降低安全性能。運(yùn)行中發(fā)生的故障依然存在。由于一部分零件的機(jī)能不足，很難把握升級(jí)和系統(tǒng)的運(yùn)行，因?yàn)闆](méi)有按照既定路線運(yùn)行，所以也有發(fā)生故障的情況。主要由煤礦提升機(jī)制動(dòng)電氣控制系統(tǒng)，有效通過(guò)轉(zhuǎn)速控制電機(jī)的運(yùn)行。加強(qiáng)對(duì)升降機(jī)電控系統(tǒng)的研究，是自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展的重要課題。同時(shí)，對(duì)提高能力和方法、對(duì)電傳方式也有新的要求。對(duì)于提高水平的機(jī)器，有優(yōu)秀的提高水平能力和高使用性能，對(duì)于電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，能迅速進(jìn)行正轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和逆轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能夠正確地制動(dòng)，要求高性能等。

1.2 提升系統(tǒng)當(dāng)前現(xiàn)狀分析

兩者之間的相互配合是完整的，但是煤礦提升系統(tǒng)這一過(guò)程的改進(jìn)是比較復(fù)雜的，因此，在改進(jìn)過(guò)程中也存在一些不足，主要問(wèn)題是控制精度不正確，另一個(gè)問(wèn)題是自動(dòng)更新機(jī)械的位置實(shí)現(xiàn)精度控制。一般來(lái)說(shuō)，操作指南并不能保證提升機(jī)的安全，這是一個(gè)明顯的過(guò)加速過(guò)程。安全沒(méi)有保障。雖然在加速和減速階段這種提升是明顯的，但接觸器頻繁動(dòng)作，噪聲增大，接觸器的壽命影響失效概率。傳統(tǒng)升降機(jī)不是自動(dòng)的，是人工操作的。隨著接觸器的故障發(fā)生對(duì)曠工的生命安全造成一定的威脅。另一個(gè)問(wèn)題是通過(guò)是抵制能耗控制模式對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行改造，但是，升降機(jī)升格減速過(guò)程中，整體能源消耗過(guò)高，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，能源消耗過(guò)高和直接企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效果。

1.3 PLC自動(dòng)化提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)電控裝置

為了改進(jìn)礦井PLC的電氣控制系統(tǒng)，PLC的控制系統(tǒng)主要是對(duì)提升機(jī)進(jìn)行控制和保護(hù)。數(shù)據(jù)工作過(guò)程中的一致性、響應(yīng)、通信、控制和控制網(wǎng)絡(luò)。特別是應(yīng)急電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行能力，提升電梯電控系統(tǒng)提高控制系統(tǒng)安全性的重要組成部分。通過(guò)系統(tǒng)的逆變器和處理器對(duì)提升機(jī)進(jìn)行速度控制。電氣控制系統(tǒng)的所有組成部分，包括PLC、電阻控制。為了完善PLC礦井電機(jī)控制系統(tǒng)，PLC主控系統(tǒng)控制提升機(jī)的標(biāo)高，并進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，PLC輔助控制系統(tǒng)體現(xiàn)了協(xié)同工作的價(jià)值。在運(yùn)行過(guò)程中，主控和副控之間耦合網(wǎng)絡(luò)通信交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙線控制和相互監(jiān)控，提高系統(tǒng)安全性。特別是對(duì)于控制系統(tǒng)，必須設(shè)計(jì)緊急駕駛功能。電氣控制系統(tǒng)是礦井提升機(jī)的核心，電氣控制系統(tǒng)由變頻調(diào)速系統(tǒng)和核心處理器控制，運(yùn)行的核心處理器是S7-300PLC。電氣控制系統(tǒng)的總體配置包括PLC控制箱、制動(dòng)電阻柜、操作面板觸摸屏、變頻電源柜、低壓配電盤，該部件的作用是：（1）電氣控制系統(tǒng)的核心由PLC組成監(jiān)控系統(tǒng)組成，PLC配置主要控制安全門、門鎖、電梯、信號(hào)燈等。（2）頻率轉(zhuǎn)換器的電源柜。其重點(diǎn)是控制可以反饋能量的電控系統(tǒng)的速度。（3）制動(dòng)電阻的架子。那個(gè)重點(diǎn)制動(dòng)升降機(jī)是停止或減速的動(dòng)力。（4）低壓配電盤。其具體功能是向外圍電路和控制電路提供電力供給。（5）觸摸屏。顯示屏包括電控系統(tǒng)的溫度、電流、電壓、位置等。

2 煤礦提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)電控應(yīng)用

2.1 電氣自動(dòng)化控制

在交流變頻設(shè)備的設(shè)備改造中，采用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行改造。該自動(dòng)控制系統(tǒng)具有靈活性強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)速度快、診斷性能好等特點(diǎn)。因此，這在傳統(tǒng)控制模式下無(wú)法實(shí)現(xiàn)。交流變頻器采用電氣控制系統(tǒng)。它們將控制、監(jiān)控的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行手機(jī)和反饋，通過(guò)芯片的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)參考值預(yù)測(cè)和模擬控制進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，最后在共計(jì)算機(jī)控制總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，并能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)相關(guān)操作來(lái)調(diào)節(jié)提升機(jī)的速度和變量。

2.2 提升行程控制

升降控制是對(duì)位置的控制需要的準(zhǔn)確度很高，因?yàn)閷?duì)位置的控制能夠在礦產(chǎn)運(yùn)行中提升精確的位置。電氣自動(dòng)化控制使能夠采集和處理各種傳感信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算進(jìn)行提前預(yù)知，利用自動(dòng)化計(jì)算出水箱的準(zhǔn)確位置并對(duì)其進(jìn)行控制和保護(hù)。提升后，實(shí)現(xiàn)了一體化行程的控制。

2.3 安全回路

當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，安全電路能自動(dòng)保護(hù)，保證設(shè)備和人身安全，安全電路因故障可采取不同的處理方案。

3 煤礦提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)電控裝置設(shè)計(jì)

3.1 電路設(shè)計(jì)

德國(guó)西門子S7-300硬件模塊包括編程設(shè)備、通信模塊、接口模塊、電源模塊和CPU模塊。CPU模塊的結(jié)構(gòu)是一個(gè)微處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器，它收集機(jī)器的狀態(tài)信號(hào)，執(zhí)行控制改進(jìn)，檢測(cè)設(shè)備的故障，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。接口模塊，即數(shù)據(jù)模塊，可以在各個(gè)硬件之間直接傳輸數(shù)據(jù)。通信模塊是一個(gè)I/O接口，用于在PLC控制器和上位機(jī)之間進(jìn)行通信。步驟7.5被編程為可以編輯各種文件的設(shè)備。電源模塊向其他外部設(shè)備供電，并將外部220V交流電壓轉(zhuǎn)換為設(shè)備所需的電壓（24V或5V）。S7-300硬件模塊，配置通信模塊、接口模塊和電源模塊。這里設(shè)置的CPU和內(nèi)存可以存儲(chǔ)編程引擎的狀態(tài)信號(hào)。實(shí)時(shí)設(shè)備故障檢測(cè)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是指I-O接口與PLC控制設(shè)備之間的通信，它可以在硬件模塊之間直接傳輸數(shù)據(jù)。該軟件采用step7.5作為硬件，可以編輯各種源文件，為其他外設(shè)提供源文件，外接電源轉(zhuǎn)換器220V交流電源。

3.2 PLC控制系統(tǒng)

采用兩套PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤礦提升機(jī)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。相關(guān)系統(tǒng)硬件的I/O接口信息包括開(kāi)關(guān)信號(hào)和模擬信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸出和輸入數(shù)字信號(hào)為10和24，輸出輸入為4和5。安全電路設(shè)計(jì)包括編譯電路和繼電器開(kāi)關(guān)。將PLC軟件編程電路與繼電器開(kāi)關(guān)串聯(lián)在一起的安全電路是整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的一項(xiàng)安全措施，也是電氣設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)則。

3.3 變頻設(shè)計(jì)

頻率調(diào)制設(shè)備的配置部分是直接影響電控制系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)。將分析的升級(jí)系統(tǒng)的升級(jí)量和動(dòng)作速度組合起來(lái)，適用實(shí)施方式，電路結(jié)構(gòu)及基本工作原理：該電路由一個(gè)P通道和N組倒柵連接電路組成，與直流電機(jī)可逆調(diào)速的四象限變換電路相同。

逆變器P和N為控制整流電路，P組運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流為正，N組運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流為負(fù)。如果兩個(gè)電流互感器以恒定頻率交替，負(fù)載可以獲得該頻率。改變兩個(gè)變壓器的開(kāi)關(guān)頻率可以改變輸出頻率。在交流電路工作期間，您可以通過(guò)改變控制角來(lái)改變交流輸出電壓的寬度。

3.4 檢測(cè)設(shè)計(jì)

為了檢測(cè)控制系統(tǒng)的功能，在軟硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上搭建了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。一是檢查PLC控制箱、制動(dòng)電阻柜、變頻電源柜、操作臺(tái)、低壓配電盤等線路。二是，提供封裝的一系列電源，以提供封裝控制電路的一系列電源。三是變頻器柜的調(diào)整，需要設(shè)定控制參數(shù)。變頻器自動(dòng)識(shí)別電機(jī)并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。這表明啟動(dòng)時(shí)沖擊電流很小。大的啟動(dòng)沖擊可以防止地層的沖擊。設(shè)定電梯速度參考值120r/min，使電梯快速達(dá)到實(shí)際轉(zhuǎn)速，保證穩(wěn)定運(yùn)行。基于這一點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的基于PLC的礦井機(jī)電控制系統(tǒng)能夠完善，具有優(yōu)良的性能，符合施工的實(shí)際需要。上述軟硬件設(shè)計(jì)均基于PLC控制的電阻式逆變器操作平臺(tái)。包含兩個(gè)平面圖的兩個(gè)源代碼控制包和使包成為一組源代碼電路的其他電路。第三包變參數(shù)的自動(dòng)辨識(shí)控制空調(diào)和電梯的運(yùn)行表明，小電流和立即啟動(dòng)的影響可以防止大啟動(dòng)的影響。快速穩(wěn)定的工作轎廂，設(shè)定參考速度1200R電梯和快速電梯空間。為了保證實(shí)際運(yùn)行的穩(wěn)定性，考慮了PLC的設(shè)計(jì)，對(duì)電氣控制系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

因此，為了實(shí)現(xiàn)井下電梯生產(chǎn)穩(wěn)定性和效率的提高，本文設(shè)計(jì)了一套PLC電梯（提升機(jī)）控制系統(tǒng)。核心處理器選用了兩臺(tái)S7-300系列PLC。電氣控制系統(tǒng)的總體配置包括手術(shù)臺(tái)、制動(dòng)電阻板、PLC控制箱、低壓配電板、變頻電源柜等。并建立了實(shí)驗(yàn)樣品檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)行情況表明，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)工程的實(shí)際必要性。

礦井中使用的控制器是一些機(jī)電設(shè)備和接觸器，系統(tǒng)穩(wěn)定性比較差，運(yùn)行故障率過(guò)高，用電量過(guò)大，礦井經(jīng)濟(jì)成本增加，也影響礦井的正常生產(chǎn)。通過(guò)有效地應(yīng)用煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，有效地避免了故障率高的問(wèn)題，保障了工人的安全，降低了設(shè)備維護(hù)成本，提高了設(shè)施運(yùn)行效率，有效地保障了煤礦的安全和效益。