基于PLC矿井提升机变频控制系统研究

刘凯

摘 要：在矿井提升机变频控制系统中运用PLC技术能够有效改善传统矿井提升机电控系统的种种不足，具有非常重要的现实意义。因此，本文首先对矿井提升机及PLC技术相关理论进行了分析，在此基础上从软件设计和硬件设计两方面分别对基于PLC的矿井提升机变频控制系统的具体设计进行了探讨。

关键词：PLC；矿井；提升机；变频；控制系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.187

1 引言

对于矿山来说，矿井提升机在其中发挥着非常重要的作用，主要用来对工作人员、矿石以及物料进行运输。传统矿井提升机有着多种不足，不仅调速性能不良，而且组成线路十分复杂，给电能带来了较大的浪费，而且还经常出现故障，究其原因，和其采用的是绕线式转子串电阻进行调速的原理是分不开的。因此，如何有效对传统的矿井提升机控制系统进行改进具有非常重要的现实意义。PLC作为当前工控领域的“蓝领计算机”，具有高可靠性、丰富的I/O接口模块、编程简便、环境要求低以及模块化结构设计等突出优点，使得其在矿井提升机中的运用成为了首选。基于此，本文对相关的内容进行了探讨。

2 矿井提升机及PLC技术相关概述

2.1 矿井提升机

对于矿井提升机来说，提升钢丝绳、提升容器以及提升机（包括拖动系统）、天轮、井塔以及装卸载设备是最为组要的组成部分。当前应用比较广泛的矿井提升机主要有竖井单绳缠绕式箕斗提升系统、竖井多绳摩擦式箕斗提升系统、竖井多绳摩擦式罐笼提升系统以及斜井串车提升系统、斜井箕斗提升系统等等。

2.2 PLC技术

PLC，中文名称为可编程逻辑控件，最早出现在1969年，经过半个多世纪的发展，已经成为当前应用最普遍、场合最多和最重要的工业控制器。早期的可编程逻辑控件只能用于简单的逻辑控制，仅仅用于替代继电器控制盘，而当前的可编程控制器已经包含了过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。其不仅保留了传统的逻辑控制器的所有优点，而且兼容了当前计算机、分散系统、过程仪表等控制系统的优点。因此，PLC在工业领域又有着“蓝领计算机”的称谓，具有高可靠性、丰富的I/O接口模块、编程简便、环境要求低以及模块化结构设计等突出优点，使得其矿井提升机变频控制系统中的应用成为了首选。

3 基于PLC的矿井提升机变频控制系统的具体设计

3.1 系统总体设计

本文通过选取当前主流的PLC，对缺点较多的传统矿井提升机进行改造，在具体的改造过程中，其原理主要为电阻调速，在司机的命令下，能够发送出各种速度变化的运行过程，包括加速、减速、匀速或者爬行、刹车等等。变频调速是通过改变定子供电频率来达到电机调速的目的，无论转速高低，其机械特性基本上与自然机械特性平行，能够满足提升机特殊工作环境的要求且有着明显的节电效果。对传统的矿井提升机进行PLC改造后，可以更加加强保护和监控方面的作用，使得矿井提升机在运行过程中更加可靠与安全，从而使其应用性能得到了极大的提高。本文结合笔者实践工作经验，基于当前主流的PLC改造的矿井提升机系统主要由动力、液压、控制中心以及监控和检测系统以及安全回路等部分组成。

3.2 硬件设计

对于改造后的矿井提升机来说，PLC是整个系统的核心，相当于“大脑”，通过对各部分系统发号施令来完成整个机器的提升控制过程。首先，速度信号的提供主要由测速回路提供，而控制行程则主要由深度指示器提供。而且plc还可以对各种信号的输入做出相应的动作反馈。同时，可视化的操作监视平台也为矿井提升机操作人员提供了直观操作提升机的方法，而且能够对各项紧急情况进行处理。

3.3 软件设计

软件设计也是对传统矿井提升机基于PLC改造的重要组成部分，通过控制回路可以对加减速继续拧一定的控制。一般情况下，在加速阶段，主要是以时间为辅电流为主的控制原则，逐段切除电阻；而在减速阶段，投入动力制动以后，按速度原则切除电阻。爬行阶段，要根据爬行继电器发出的信号控制正反转电路的开断。

4 结束语

综上所述，在矿井提升机的变频控制系统中运用先进的PLC技术能够取得良好的实践效果，值得在矿井生产中推广使用。不过，我们仍然需要看到的是，虽然本文设计的基于PLC的调速控制系统能够在矿山的实际生产中取得良好效果，但是还需要对其功能以及相应的控制进度进一步完善，这些都需要在实践中不断丰富。

参考文献：

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