李響

摘要：改革開放以來，煤礦開采為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。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(jī)是煤礦開采生產(chǎn)作業(yè)過程中必不可少的設(shè)備，對(duì)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(jī)控制系統(tǒng)有重要意義。

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

中圖分類號(hào)：TD532??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 PLC的工作原理

PLC 技術(shù)本質(zhì)上屬于微型計(jì)算機(jī)，具備自動(dòng)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(duì)所收集的外部信息信號(hào)進(jìn)行邏輯區(qū)分判斷，給相應(yīng)元件傳輸信號(hào)并執(zhí)行對(duì)應(yīng)行為。隨著國(guó)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(jī)控制系統(tǒng)具有多種優(yōu)勢(shì)，其不僅使控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)設(shè)定和執(zhí)行減速運(yùn)行時(shí)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(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠通過聲音和光發(fā)出警報(bào)信息?；赑LC技術(shù)的煤礦提升機(jī)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(jī)憑借先進(jìn)的PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)特的微處理功能，通過采集外部信號(hào)作出邏輯判斷，進(jìn)而對(duì)各個(gè)原件發(fā)出對(duì)應(yīng)指令，從而實(shí)現(xiàn)煤礦提升機(jī)的自動(dòng)化控制。

2煤礦提升機(jī)簡(jiǎn)述

作為煤礦重要運(yùn)輸設(shè)備，提升機(jī)動(dòng)力源為電機(jī)，其集機(jī)械和電氣為一體，以機(jī)械設(shè)備帶動(dòng)鋼絲繩牽引容器，或者是帶動(dòng)其他起吊工具，然后在井筒中通過兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)來完成運(yùn)輸任務(wù)的裝置，包括運(yùn)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(jī)安全運(yùn)行對(duì)下放人員的安全、煤礦生產(chǎn)進(jìn)度、設(shè)備安全等都影響極大，所以，在使用的同時(shí)一定要注意提升機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的統(tǒng)一。

3煤礦提升機(jī)發(fā)展歷程

我國(guó)的提升機(jī)大多都是采用繞線式異步電機(jī)拖動(dòng)，主要原理就是把可調(diào)節(jié)的電阻接入到電機(jī)轉(zhuǎn)子回路當(dāng)中，通過改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和電機(jī)轉(zhuǎn)子完成調(diào)速。該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是低速?zèng)]力、耐用性不好、不能精確調(diào)速、電機(jī)功耗大。國(guó)內(nèi)煤礦生產(chǎn)情況對(duì)提升機(jī)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(jiǎn)單適用，缺點(diǎn)是人工操作易錯(cuò)，導(dǎo)致誤判事故發(fā)生，由于系統(tǒng)沒有聯(lián)鎖保護(hù)功能，容易導(dǎo)致操作失誤，信號(hào)不能復(fù)現(xiàn)，當(dāng)有事故發(fā)生，對(duì)其原因調(diào)查形成一定影響。國(guó)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(jì)算機(jī)發(fā)展日新月異，到了 80 年代初，煤企日常管理引入了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，這令國(guó)外煤企自動(dòng)化程度有了質(zhì)的提高。同時(shí)，在煤礦提升機(jī)中應(yīng)用變頻器，大大降低了其能耗。國(guó)內(nèi)煤礦提升機(jī)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(shí)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(jī)控制系統(tǒng)

本文提到的煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)主要通過變頻部分、驅(qū)動(dòng)部分以及液壓部分組成，卷筒、制動(dòng)裝置、減速器以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成動(dòng)力部分，提升機(jī)制動(dòng)裝置儲(chǔ)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(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，控制臺(tái)包括操作臺(tái)和監(jiān)控臺(tái)。前者既可以設(shè)置工作程序，同時(shí)也能夠調(diào)節(jié)速度和制動(dòng)裝置，后者能夠?qū)μ嵘龣C(jī)的參數(shù)和運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免發(fā)生事故，同時(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)儲(chǔ)備的工功能，還可以調(diào)出以往的監(jiān)測(cè)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(diǎn)在于擴(kuò)展性好、通信強(qiáng)、速度快。電動(dòng)機(jī)采用了三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 JR150 - 10，其運(yùn)行性能較好，額定功率為260 k W，轉(zhuǎn)速達(dá)588 rpm，轉(zhuǎn)矩最大為2.1 N·m?？刂葡到y(tǒng)選用的電源為 AC380V，變頻器主要由聲安全回路、制動(dòng)裝置回路和光報(bào)警回路組成。第一個(gè)回路目的在于如果提升機(jī)不能正常工作，接觸器會(huì)斷電，然后完成制動(dòng)，并且提升機(jī)斷電。第二個(gè)回路目的在于完成系統(tǒng)安全制動(dòng)。第三個(gè)回路目的在于如果變頻器有異常情況發(fā)生，那么就會(huì)及時(shí)報(bào)警。一旦通電，PLC 可編程控制器會(huì)初始化，然后自檢告知提升機(jī)此時(shí)在井筒的位置，如果行車信號(hào)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(wú)超速發(fā)生，同時(shí)對(duì)速度進(jìn)行調(diào)整，一直到運(yùn)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(jī)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(jiǎn)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(hù)成本降低。

5應(yīng)用效果

首先，PLC 技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中對(duì)提升機(jī)起到了重要作用，其優(yōu)點(diǎn)十分明顯，不僅縮小了整個(gè)電控系統(tǒng)的占用空間，還簡(jiǎn)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(gè)生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)指令更加嚴(yán)密、直接，使得各個(gè)程序的運(yùn)作更加協(xié)調(diào)，使得檢修時(shí)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(jī)發(fā)出的信號(hào)與控制系統(tǒng)有著緊密的聯(lián)系，以保證信號(hào)專線專用，避免了操作人員帶來的隱患，提高了提升機(jī)的自動(dòng)化水平，為礦井中提升機(jī)的安全使用提供了保障，還減少了設(shè)備維修時(shí)所需要的工作量，達(dá)到了節(jié)能的效果。

結(jié)束語(yǔ)

PLC 技術(shù)在煤礦提升機(jī)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(duì)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(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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