李毅鵬 李俊榮

(1.江西盤古山鎢業(yè)有限公司，江西 于都 342311；2.贛州華興鎢制品有限公司，江西 贛州 341000)

PLC控制技術(shù)在礦用提升機(jī)中的應(yīng)用

李毅鵬1李俊榮2

(1.江西盤古山鎢業(yè)有限公司，江西 于都 342311；2.贛州華興鎢制品有限公司，江西 贛州 341000)

隨著可編程控制器(PLC)技術(shù)不斷應(yīng)用于礦用提升系統(tǒng)中，不斷完善，使得礦用提升系統(tǒng)的安全性得到極大提高。本文主要以PLC在礦用提升系統(tǒng)中發(fā)揮的功能為出發(fā)點(diǎn)，通過闡述PLC技術(shù)在礦用提升系統(tǒng)中的應(yīng)用，簡(jiǎn)要分析PLC應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。

PLC技術(shù) 礦用 提升機(jī) 制動(dòng)系統(tǒng)

引言

目前，在國(guó)內(nèi)部分礦用，繼電器控制仍然是提升機(jī)的電控系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)方式，然而工效差、可靠性低、運(yùn)行維修量高等特點(diǎn)是繼電器控制系統(tǒng)存在短板和缺陷。與此同時(shí)，在使用過程中，還易出現(xiàn)較多的故障點(diǎn)，導(dǎo)致提升機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程不夠穩(wěn)定。當(dāng)選用PLC作為電控系統(tǒng)后，礦用提升機(jī)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的可靠性能、安全系數(shù)得到很大提高，使得設(shè)備故障率得以迅速下降，故障處理時(shí)間大幅降低，進(jìn)而有效避免發(fā)生礦用重大事故。

一、PLC控制系統(tǒng)在礦用提升機(jī)上的功能分析

PLC應(yīng)用到礦用提升機(jī)的控制中，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯，它具備很高的可靠性、較快的運(yùn)行速度、較小的體積、很強(qiáng)的抗干擾能力等。除此之外，提升機(jī)的設(shè)備靈活度得到很大提升，設(shè)備可擴(kuò)展性能也大幅攀升。通過對(duì)變更程序即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行方式的調(diào)整，這一點(diǎn)是繼電器控制系統(tǒng)所無法比擬的。PLC控制技術(shù)以其獨(dú)有的諸多優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)了工業(yè)控制領(lǐng)域，成為工業(yè)自動(dòng)化中的主力軍。根據(jù)礦用提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的需要，在選擇控制系統(tǒng)時(shí)，PLC必須具有如下特點(diǎn)：

(1)針對(duì)礦用提升機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況和工作模式的需要，生成與罐籠運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)S速度曲線。

(2)全數(shù)字監(jiān)控罐籠位置及速度等指標(biāo)，罐籠按照準(zhǔn)S形速度運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)相應(yīng)的指定位置，運(yùn)轉(zhuǎn)過程能夠半自動(dòng)加減速，在操作平臺(tái)以數(shù)字或直線模式標(biāo)示罐籠運(yùn)轉(zhuǎn)過程的實(shí)時(shí)位置。

(3)對(duì)礦用提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)全程實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)反饋運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的設(shè)備故障信息，并產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)對(duì)處理信息，設(shè)備報(bào)警，顯示相應(yīng)故障點(diǎn)、故障位置。

(4)搜集處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，同時(shí)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

礦用提升機(jī)控制回路原來通過繼電器實(shí)現(xiàn)控制的模式被先進(jìn)的PLC控制所取代，PLC控制器將搜集到的各環(huán)節(jié)外部數(shù)據(jù)，經(jīng)邏輯計(jì)算處理，形成相應(yīng)指令，再發(fā)送給各個(gè)執(zhí)行單元，從而對(duì)礦用提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

二、PLC控制在礦用提升機(jī)中的應(yīng)用

在現(xiàn)有的采用PLC控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的礦用提升機(jī)中，其電控部分的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 應(yīng)用PLC控制的礦用提升機(jī)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

高壓主電路、PLC控制單元、行程檢測(cè)顯示單元、速度檢測(cè)顯示單元、提升信號(hào)單元組成了礦用提升機(jī)電控系統(tǒng)的五大基本單元。開車信號(hào)經(jīng)通訊回路向提升機(jī)傳達(dá)開車指令。然后制動(dòng)手柄由設(shè)備操作員打開，主電機(jī)受電動(dòng)作，制動(dòng)閘松閘，打開主令控制器手柄，高壓換向器使PLC受電，使高壓信號(hào)給到主電機(jī)定子繞組，全部轉(zhuǎn)子電阻接入啟動(dòng)，之后按順序切除余下的電阻，提升機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速。

1、主回路的設(shè)計(jì)與分析。主回路其作用主要是為提升電機(jī)供電，同時(shí)具備系統(tǒng)失壓或者過流保護(hù)，并調(diào)控電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速。主回路的組成包括了高壓開關(guān)柜、換向器常開觸頭、轉(zhuǎn)子電阻和電流表、電壓表等。一般礦用提升機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用繞線式異步電機(jī)作為主拖動(dòng)電機(jī)。經(jīng)串電阻處理后的繞線式異步電機(jī)，具備限制啟動(dòng)電流、提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的功能，具備在一定的范圍內(nèi)的調(diào)速控制。

2、制動(dòng)回路的設(shè)計(jì)與分析。制動(dòng)部分分為可控硅動(dòng)力制動(dòng)與可調(diào)閘機(jī)械制動(dòng)。礦用提升機(jī)進(jìn)行減速的運(yùn)轉(zhuǎn)過程，速度控制在0-5%的區(qū)間時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)可控硅動(dòng)力制動(dòng)進(jìn)行減速；速度在5-10%區(qū)間時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)可調(diào)閘機(jī)械制動(dòng)，動(dòng)力制動(dòng)受到限制，Max制動(dòng)功率保持，使得總制動(dòng)力矩增大；在礦用提升機(jī)提升速度超過10%之后，超速繼電器立即吸合，可調(diào)閘機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施制動(dòng)減速。

3、礦用提升機(jī)PLC應(yīng)用應(yīng)注意的幾個(gè)問題

(1)因工作環(huán)境具有一定的電子干擾，需要對(duì)中央處理器CPU、程序編輯器和電源變壓器等實(shí)施信號(hào)屏蔽處理。在選擇在PLC過程，應(yīng)關(guān)注PLC的電磁兼容性能，以確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(2)將安全度和可靠性較高的冗余結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用到安全、監(jiān)控以及制動(dòng)等重要系統(tǒng)中，確保某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障之后，礦用提升機(jī)相關(guān)的后備設(shè)備能立即投入使用。

三、PLC控制技術(shù)應(yīng)用于礦用提升機(jī)上的優(yōu)勢(shì)

1、PLC控制技術(shù)應(yīng)用于礦用提升機(jī)中，能夠精確控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程的加減速、行程及制動(dòng)停車等，設(shè)備的運(yùn)行效率提高，可以大大降低操作人員的工作強(qiáng)度。

2、PLC控制技術(shù)能夠?qū)φ麄€(gè)礦用提升系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)控。利用PLC控制器可以當(dāng)作人機(jī)對(duì)話窗口，利用動(dòng)態(tài)圖像顯示提升系統(tǒng)的工況及各種參數(shù)，借助人機(jī)交互界面，將提升系統(tǒng)參數(shù)直觀顯示在屏幕上，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)礦用提升系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。

3、PLC控制技術(shù)，極大提升了控制系統(tǒng)的故障判別能力，提高了控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力?？焖俚倪壿嬤\(yùn)算處理與記憶功能是PLC控制系統(tǒng)的特長(zhǎng)，當(dāng)?shù)V用提升系統(tǒng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)設(shè)備故障問題，PLC控制器能夠第一時(shí)間反饋故障的種類及原因信息、故障點(diǎn)分布信息，以及故障數(shù)量等。尤其是當(dāng)發(fā)生一些瞬時(shí)故障時(shí)，PLC強(qiáng)大的故障記憶功能就得以顯示出來，而原繼電器電控系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)的故障判斷與記憶功能。

4、PLC控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控對(duì)接點(diǎn)反饋錯(cuò)誤故障。大多數(shù)的礦用提升機(jī)故障皆是由于硬件上的誤動(dòng)作或者是不動(dòng)作。當(dāng)PLC給出信號(hào)，接觸器或者繼電器由于故障不動(dòng)作，可能導(dǎo)致減速點(diǎn)高壓電源不掉電，引發(fā)礦用提升機(jī)出現(xiàn)超速過卷等重大安全事故。運(yùn)用PLC控制器對(duì)接點(diǎn)實(shí)施監(jiān)控反饋，能夠第一時(shí)間預(yù)防可能出現(xiàn)的故障，在PLC正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下杜絕超速過卷等重大安全事故的發(fā)生。

5、PLC控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)礦用提升機(jī)提升全過程的實(shí)時(shí)速度監(jiān)控。編碼器將脈沖信號(hào)發(fā)送給PLC控制器，PLC根據(jù)脈沖信號(hào)信息確定提升罐籠或箕斗實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確位置，PLC計(jì)算出提升物的實(shí)時(shí)速度。一旦罐籠或箕斗的實(shí)時(shí)速度超出額定速度范圍，PLC立即給出自動(dòng)報(bào)警信號(hào)或是立即啟動(dòng)安全制動(dòng)。通過PLC控制器監(jiān)控提升機(jī)的連續(xù)速度，能夠使提升系統(tǒng)運(yùn)行全程處在被監(jiān)控狀態(tài)，確保整個(gè)提升系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

PLC憑借可靠性高、靈活性強(qiáng)、使用方便的優(yōu)越性，在整個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域充當(dāng)了重要角色。多年以來，國(guó)內(nèi)諸多礦山成功將PLC控制技術(shù)引入礦用提升系統(tǒng)中。在礦用提升機(jī)的實(shí)際應(yīng)用過程中，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性是設(shè)備安全生產(chǎn)過程的關(guān)鍵因素，運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)替代繼電器控制系統(tǒng)，不僅提升系統(tǒng)的控制性能得以攀升，與此同時(shí)，提升系統(tǒng)的安全可靠性也得到迅速增強(qiáng)，在很大程度上提高了礦山企業(yè)的生產(chǎn)效率。

[1]郭月英.采用PLC控制方式的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005年15期.

[2]吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2009年1月第2版.

[3]鐘春輝.礦用運(yùn)輸與提升[J].化學(xué)工業(yè)出版社，2011.09.1.

[4]唐國(guó)祥，等.礦井提升機(jī)故障處理與技術(shù)改造.機(jī)械工業(yè)出版社，2011年1月第1版.