浅谈PLC技术在矿井提升机系统中的应用

张 为

（唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司，河北 唐山 063100）

1 目前矿井提升机系统存在问题

据不完全统计，目前我国矿井企业采用的矿井提升机，一般采用的是绕线型异步电动机转子串电阻的交流调速系统，但是随着我国经济的快速发展，这些原始产品存在着启动电流及切换电流冲击大和设备运行不平稳等现象，在实际生产中它的工作稳定性可靠性差，电机滑环接触也不良。另外一旦机械发生故障了，在维修成本上也比较贵。据笔者统计，这种原始产品在生产中发热现象比较多，所以容易产生工作线路老化，对生产安全造成很大的危害。所以就目前来说，这种产品远远不能满足现在经济的需要和矿山企业的需求，需要急速更新产品。

2 PLC技术功能介绍

众所周知，PLC技术它是用于机器的一种自动控制，它的特点是体积小、功耗低、可靠性高等。就目前来说，PLC技术已成为我国工业生产中最主要的自动化装置，它代表了当前电控技术的先进水平，很受大家的欢迎。所以在我国的诸多矿业企业中被广泛应用于矿井提升机系统中。而此时的PLC技术具备了它能实现主令操作控制的软接线网络和各水平操作台之间的信息传递等，在生产中能够产生全数字调速系统命令，同时它可以对整个系统进行监控，并以数字式及直线式动态显示罐笼运行位置，还可以与上位机相连，处理、传递来自各环节的信息。

3 PLC技术工作原理概述

时下的PLC技术工作原理是统一采用了微型计算机的运行方式。在实际工作中可以分为3个阶段，这三个阶段分别是输入采样、用户程序执行和输出刷新。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行这3个阶段。其中它的一个周期所用时间为：T=（读入时间×输入点数）+（运算速度×程序步数）+（输出时间×输出点数）+自诊断时间。

另外，在这个上面还有一种可编程控制器，笔者认为它的系统实际组成与微机基本相同，是有以下几部分组成。第一步额分是中央处理器。它负责进行逻辑和数学运算，控制整个系统，使之协调地工作；第二部分是接口电路。它是PLC与现场设备以及外围设备的联系通道。第三部分是存储器。它是用于存放系统的监控程序、用户程序、逻辑变量和一些其他信息。第四部分是输入系统、输出电路。第五部分是电源。图1是PLC模块示意图。

图1 PLC模块示意图

4 PLC技术在矿井提升机系统中的设计

上面内容笔者分析了PLC技术的现状，工作原理及特点，下面笔者针对PLC技术在矿井提升机系统中的设计应用做一重点分析。仅供参考。

4.1 编程器的选购。首先我们来看它的编程器的选购。一般来说，它采用图形编程器编程，像这种编程器采用的是梯形图编程，方便直观，但是编程器价格较高，不是受欢迎。另一种是手持编程器编程。这种方式的编程器效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜。不管怎么样，在实际的选购中，要根据我们的实际情况进行定量的选配，做到有的放矢，满足实际生产需要。

但要注意的是，我们在设计可编程序控制系统的时候，我们要及时注意可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视，也要在关键的机械设备附近配置指示灯，这样做的目的是用来监视程序的正常运行，这样做的原因还在于帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行。

4.2 PLC技术电路的设计。这个电路的设计很重要，在此笔者根据情况实际做出了一个图示，以便更好形象地加以说明。我们从图2中可以看到PLC技术电路的组成是由动力制动电源、电动机、启动柜、旋转编码器、主控制柜等组成。这其中高压主电路部分采用的是原电路。在实际生产中，如果矿井井口电路发出开车信号了，这个时候意味着开车条件是可以的，此时工作人员将制动手柄向前推离紧闸位置，主电动机松闸。这个时候主控PLC技术就会通过程序控制高压换向器，使高压信号送入主电动机定子绕组，通过这样的一系列操作实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。当我们的交流提升机运行时，旋转编码器跟随主电动机转动，并由主控PLC根据A/B脉冲的相位关系，自动确定HSCO的加、减计数方式。

图2

但是，我们需要注意的是，在实际运用中当存在着多个可编程序控制器系统组成一个大系统时，而对于主控制的关键命令，笔者分析认为除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外，最好在用I/O点做成的硬件联锁，这样有利于保障安全，原因是可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其信号送入可编程序控制器。

4.3 尽可能应用PLC技术自身输入输出端口。一般来说，PLC技术自身输入输出端口不能让它的传输距离太远。这样可以减少设计、制造和使用上的麻烦。为了减少这样的事情发生，我们采用PLC技术的输出端口直接推动接触器、电磁阀等常规电器，一般情况下没必要再对常规的输出回路再作继电器转换。

4.4 PLC技术与现场总线技术的联合使用。现在有的矿井使用中，也出现了PLC技术与现场总线技术的联合使用，这样就能更好发挥性能指标、性能。一般地在矿井提升机电气控制设备推广应用此技术，可使电控系统中的所有设备之间，只外用一根双绞线连接，这不仅安装接线简单，还可提高了系统的可靠性，减少了维护的工作量。

结语

综上所述，我国的煤矿矿井提升机是煤矿采矿中重要设备之一，其PLC技术性能和可靠性也是矿井提升机中安全生产的重要保障。它可以替代以前提升机控制系统中众多的继电器、接触器等复杂的系统。由于PLC技术具有一系列的优点，保证煤矿安全生产并提高生产效率。但从实际生产中来看，我国的煤矿提升机控制系统中，PLC技术主要用以替代老式提升机控制系统中众多的继电器、复杂的连线以及信号显示系统，像那些提升机安全运行的制动模拟量和自动调节过程，现在来说大多还是通过用半导体器件等方式来处理。这些是目前PLC技术存在的基本问题。如何加以解决这些问题，是我们现在所要解决的。

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