PLC技术在煤矿提升系统中的应用

摘 要：煤矿提升系统的电力传动特性比较复杂，电动机长期处于正反向运动状态，也经常出现负荷运转的情况。基于PLC技术设计的提升系统与继电器控制系统相比，功能性、可靠性、精准性均大大提高，对于煤矿企业的安全生产具有重大意义。本文分析了基于PLC技术提升机系统的优势，论述了PLC技术在煤矿提升系统中的应用，并从三个方面提出了应用过程中的注意事项。

关键词：PLC技术；煤矿生产；提升机

引言：

提升系统之于煤矿生产，就犹如手臂之于人体，它对于煤矿生产的重要性可想而知。随着信息技术的快速发展，计算机控制系统已经被广泛的应用于社会生产的各个领域，这当然也包括在煤矿提升系统中的应用，其中PLC是一种专门为矿井生产而研制出的一种控制系统，它具有很强的抗干扰性，性能完善、编程直观，可靠性与精准性也很强。那么PLC技术的优势具体有哪些？又是如何在煤矿提升系统中应用的？下面笔者就对以上问题展开论述。

1.PLC技术定义

PLC，全称为可编程逻辑控制器，其存储器具有可编程的特性，用于定时、算术、逻辑运算、计数以及顺序控制等领域，主要是通过数字、模拟式输入/输出等形式对机械或者是生产过程进行控制。

2.基于PLC技术提升机系统的优势

一是整个系统的组成方式采用的是模块化结构，能够对故障的类型加以显示，这样系统日常维护、维修就显得更为方便。二是系统的逻辑是依靠PLC进行控制的，功能比继电器控制系统更加丰富，可变性、拓展性、适应性以及工艺指标先进性更为突出。三是基于PLC技术的提升机系统只是对原系统中的逻辑模块进行了改造，成本较低，适合大范围推广。四是PLC在信息输入/输出的过程中，拥有较强的抗干扰性能，同时具有自我诊断系统，因而该系统的可靠性很强。五是该系统具有减速开投失效保护、过速保护、反向下坠保护、卡箕斗保护、速度继电器失效保护、动力制动接触故障保护等一系列保护措施，安全性、可靠性以及稳定性大大增强。六是系统软件可以实现速度给定的准S型曲线，从而能有效的改善原有调速系统的跟随性。

3.PLC技术在煤矿提升系统中的应用

3.1.系统结构

基于PLC技术而开发出的煤矿提升系统主要有五个部分组成（如图1所示），包括：主控PLC电路、高压主电路、行程检测和显示电路、速度检测和显示电路、提升信号电路。其运行过程如下：当开车信号出现之后，操作人员会对开车条件进行判断，在确保具备开车条件的情况下，操作人员会推动制动手柄，使其离开紧闸位置，相应的主电动机也会松闸，操作人员再把主令控制器的手柄推向所需的位置，此时，PLC会得到来自于程序控制系统的信号，从而使主电动机产生反应开始运转，最终带动提升系统进行运作。煤矿提升机在运转的过程中，系统的旋转编码器会根据主电动机的转动情况发出两列a/b相的脉冲，然后主控PLC则会依据a/b相脉冲的相位关系，对HSCO加以确定，同时显示出提升机的运行情况。

图1 基于PLC技术的提升机系统结构图

3.2.主回路设计

基于PLC技术提升机系统的主回路主要负责为电动机提供持续电源，并且在系统出现电流过大与失压情况下，对整个系统进行保护，同时还控制着电动机旋转的速度与方向。主回路是由高压开关柜、电压表、电流表以及高压换向器常开触头等几个部分组成的。对于系统电动机的选择，我们需要注意的是虽然鼠笼式异步电动机的结构相对简单，日常维护比较便捷，市场价位也比较低廉，但煤矿生产的环境比较复杂，在某些特殊条件下，鼠笼式异步电动机是没有办法满足煤矿生产对于电动机性能方面的要求的，所以，我们最好选择绕线式异步电机，这种机型可以满足煤矿生产的复杂环境。除此之外，我们还需要对绕线式异步电机进行串电阻处理，这样一方面可以方便我们对调速控制，另一方面，还可以达到限制电流以及提高启动转矩的目的。

3.3.制动回路设计

前文笔者已经论述过，选择绕线式异步电机来作为主拖动电机有其优越性，而这种电动机主要是依靠有级切换转子回路电阻的方式来控制调速的，所以，对于绕线式异步电机我们采用的是可控硅动力制动系统与可调闸制系统来对系统进行制动控制的，前者属于电气制动，后者属于机械制动。煤矿提升机在减速运行的过程中，当速度保持在0-5%之间时，属于电气制动的范围内，此时可控硅动力制动系统能够发挥作用；当速度在5-10%之间时，便超出了电气制动的范围，此时系统会选择机械制动，即可调闸制系统发挥效力；当速度在10%以上时，系统的过速继电器将会对安全回路进行调节，可调闸制动系统会把提升机滚筒闸住，以维护提升机系统的安全性。

4.应用过程中的注意事项

生产实践证明，基于PLC技术的提升机控制系统具有较高的稳定性与安全性，对于提高煤矿生产效率，确保生产安全均有重要意义。但考虑到煤矿生产的特殊性，在应用过程中，我们还需要注意以下几点：一是提升机系统在运行的过程中，会遇到强烈的电磁干扰，因此，我们在选择PLC时，必须要考虑电磁兼容因素，如此才能保证设备能够安全运转。二是系统在运行的过程中，还可能出现外部信号输入故障、系统自身输入故障以及各个接口故障等等，这些故障将会对整个系统造成严重影响，必须要引起我们的注意。三是在日常维护过程中，我们可以使用模块式结构对整个系统进行有效的修复，当我们发现某个模块发生故障时，对该模块进行整体的更换，能够确保煤矿生产的效率。

5.结论

综上所述，基于PLC技术的煤矿提升系统具有较高的安全性、功能性以及精准性，同时它还具有后备保护功能，大大提高了自身的效率。相信随着PLC技术的广泛应用于，煤矿生产的安全性与效率性将会大幅度提高，从而为企业创造更多的社会效益与经济效益。

参考文献：

[1] 马衍颂，左帅. 基于PLC的矿用提升机电液制动系统设计[J]. 液压与气动. 2011（07）

[2] 张晓平. 矿井提升机电力拖动方案探讨[J]. 数字技术与应用. 2010（10）

[3] 赵晓珂. 浅谈矿井提升机电控制系统[J]. 科技信息. 2011（20）

作者简介：

张大勇（1972.12-） 男，现在山西中远设计工程有限公司从事工矿企业供配电、自动化控制等工程设计工作。