李響

摘要：改革開放以來，煤礦開采為我國的經(jīng)濟發(fā)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(chǎn)作業(yè)過程中必不可少的設(shè)備，對于煤礦生產(chǎn)效率以及安全生產(chǎn)的提升有重要影響。因此，將PLC技術(shù)應(yīng)用于煤礦提升機控制系統(tǒng)有重要意義。

關(guān)鍵詞：PLC;煤礦提升機;控制系統(tǒng);應(yīng)用分析

中圖分類號：TD532??? 文獻標(biāo)識碼：A

1 PLC的工作原理

PLC 技術(shù)本質(zhì)上屬于微型計算機，具備自動化控制功能，能夠完成工業(yè)領(lǐng)域控制系統(tǒng)的微處理操作，并且對所收集的外部信息信號進行邏輯區(qū)分判斷，給相應(yīng)元件傳輸信號并執(zhí)行對應(yīng)行為。隨著國內(nèi)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用 PLC 技術(shù)的條件也日益成熟完善。將PLC 技術(shù)應(yīng)用到煤礦提升機控制系統(tǒng)具有多種優(yōu)勢，其不僅使控制系統(tǒng)能夠自動設(shè)定和執(zhí)行減速運行時的曲線速度值，而且能夠顯示提升的總次數(shù)、深度、速度等必要信息。當(dāng)提升機控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠通過聲音和光發(fā)出警報信息?；赑LC技術(shù)的煤礦提升機控制系統(tǒng)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(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)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(fā)出對應(yīng)指令，從而實現(xiàn)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(shè)備，提升機動力源為電機，其集機械和電氣為一體，以機械設(shè)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(wù)的裝置，包括運輸人員、煤矸石、設(shè)備還有物料等，是礦井和地面聯(lián)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(chǎn)進度、設(shè)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(jīng)濟性和穩(wěn)定性的統(tǒng)一。

3煤礦提升機發(fā)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(diào)節(jié)的電阻接入到電機轉(zhuǎn)子回路當(dāng)中，通過改變旋轉(zhuǎn)磁場和電機轉(zhuǎn)子完成調(diào)速。該設(shè)備優(yōu)點就是簡單，缺點是低速沒力、耐用性不好、不能精確調(diào)速、電機功耗大。國內(nèi)煤礦生產(chǎn)情況對提升機要求更高，其任務(wù)也多，啟停頻繁，控制系統(tǒng)由主令開關(guān)和繼電器組合，該方法簡單適用，缺點是人工操作易錯，導(dǎo)致誤判事故發(fā)生，由于系統(tǒng)沒有聯(lián)鎖保護功能，容易導(dǎo)致操作失誤，信號不能復(fù)現(xiàn)，當(dāng)有事故發(fā)生，對其原因調(diào)查形成一定影響。國外煤企早在 20 世紀(jì) 70 年代就在煤礦中引入 PLC 可編程控制器，加之現(xiàn)在計算機發(fā)展日新月異，到了 80 年代初，煤企日常管理引入了計算機監(jiān)控系統(tǒng)，這令國外煤企自動化程度有了質(zhì)的提高。同時，在煤礦提升機中應(yīng)用變頻器，大大降低了其能耗。國內(nèi)煤礦提升機一般都是使用 TKD 電控系統(tǒng)，其控制方式為電磁繼電器的邏輯控制，命令的實現(xiàn)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(tǒng)

本文提到的煤礦提升機控制系統(tǒng)主要通過變頻部分、驅(qū)動部分以及液壓部分組成，卷筒、制動裝置、減速器以及驅(qū)動電機構(gòu)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(diào)速系統(tǒng)，其以改變電壓和頻率的方式來完成對電機轉(zhuǎn)速的控制，控制臺包括操作臺和監(jiān)控臺。前者既可以設(shè)置工作程序，同時也能夠調(diào)節(jié)速度和制動裝置，后者能夠?qū)μ嵘龣C的參數(shù)和運行情況進行監(jiān)測，避免發(fā)生事故，同時因為數(shù)據(jù)儲備的工功能，還可以調(diào)出以往的監(jiān)測數(shù)據(jù)。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(yōu)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(zhuǎn)速達588 rpm，轉(zhuǎn)矩最大為2.1 N·m。控制系統(tǒng)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(tǒng)安全制動。第三個回路目的在于如果變頻器有異常情況發(fā)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(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器傳回的數(shù)據(jù)分析有無超速發(fā)生，同時對速度進行調(diào)整，一直到運行到預(yù)設(shè)的位置。相比繼電器控制的控制系統(tǒng)，通過 PLC 控制的煤礦提升機把三菱 PLC 和通用變頻器結(jié)合在一起，不但使控制系統(tǒng)簡化、控制精度提升，而且使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提高，并使維護成本降低。

5應(yīng)用效果

首先，PLC 技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中對提升機起到了重要作用，其優(yōu)點十分明顯，不僅縮小了整個電控系統(tǒng)的占用空間，還簡化了電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，大大降低了系統(tǒng)故障幾率;其次，在煤礦生產(chǎn)中引入 PLC，使得在整個生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)指令更加嚴(yán)密、直接，使得各個程序的運作更加協(xié)調(diào)，使得檢修時間大大縮短，生產(chǎn)效率大幅度提高;最后，在電控系統(tǒng)中引入 PLC，使得提升機發(fā)出的信號與控制系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)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(shè)備維修時所需要的工作量，達到了節(jié)能的效果。

結(jié)束語

PLC 技術(shù)在煤礦提升機的電控系統(tǒng)中有著重大作用，其為工業(yè)技術(shù)的改良與科學(xué)理論結(jié)合的產(chǎn)物，在煤礦產(chǎn)業(yè)中，PLC 技術(shù)不僅起到了優(yōu)化控制系統(tǒng)的的作用，還降低了對操作人員的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相信 PLC 技術(shù)能夠在各領(lǐng)域得以推廣與應(yīng)用，促進國民經(jīng)濟又好又快地發(fā)展。

參考文獻

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