基于PLC控制的副井提升电控系统

【摘 要】永煤公司顺和煤矿副井电控系统采用的是中矿传动自动化有限公司制造的ASCS-8型电控系统，其采用目前比较先进的交直交变频调速控制系统驱动同步电动机调速。

【关键词】同步电动机；PLC

1 前言

对于这套变频调速系统包括定子回路和转子回路。定子回路为两套背靠背双三电平结构分别供给两套电枢绕组，主变两台，网侧为三电平全控整流系统，主要作用为直流电压调节和网侧功率因数控制，阀侧为三电平逆变系统，主要完成速度闭环、转矩控制、电流控制、功率因数调节等功能，中间为大容量电容器，主要起到滤波和无功缓冲作用。转子回路为两电平全控整流系统+全控H桥四象限直流功率控制系统，励磁变压器一台，主要完成转子励磁电流调节功能。

2 PLC的工作过程

PLC的工作过程如下：

2.1 输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/0映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/0映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2.2 用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/0映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/0映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/0 映区或系统 RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

2.3 输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/0映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC 的真正输出。同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。

3 PLC柜的工作原理

PLC柜的工作原理：PLC通过输入模块接收外部的数字量/模拟量信号输入，PLC接收到这些输入信号后，将它们存放在 CPU的输入存储区，CPU根据预先编好的程序，对输入信号进行运算、处理，其结果存放在CPU的输出存储区，然后将这些处理结果通过输出模块输出数字量/模拟量信号，控制继电器的得电/失电或指示灯的开亮/熄灭，从而达到逻辑控制的目的。PLC用于逻辑控制时，其功能相当于多个无触点继电器的逻辑组合。

PLC具有内部定时器及内部计数器功能，可以实现定时控制逻辑和脉冲计数。

PLC软件采用 STEP 7程序设计语言编写，使用一根编程电缆连接编程器和PLC，当程序编写完成后，通过编程口将程序下载到PLC 的 CPU RAM程序存储区中，则PLC可脱离编程器而独立运行CPU 中的程序，以实现各种不同的控制目的。

4 行程PLC的作用和故障点

4.1 行程监控PLC 的作用

将部分操作信号、部分保护信号以及设定的一些行程参数与轴编码器信号结合起来进行逻辑运算处理，自动产生提升机所需的速度给定信号（即运行曲线），为了尽量减少起动、制动过程中的机械冲击，提高提升机控制精度，速度给定信号的加速、减速段为“S”型曲线，减速段行程通过PLC实际运算来调节减速度以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。此外行程监控PLC还将轴编码器信号经软件计算后处理成罐笼在井筒中的位置和在线速度，送到操作台监视器显示，此外还产生包络曲线对提升机的的速度进行连续监视。这种以软件处理为主的行程跟踪方法在灵活性、可靠性及精度等方面都很高，只要选择分辨率较高的轴编码器，就可保证定位精度

两台 PLC在功能上既有独立的地方，又有重复的地方，尤其是对某些重要保护 （如过卷、超速、钢绳打滑等）还能相互备用，这样大大提高了行程监控器的可靠性。

4.2 安全回路监视

（1）行程PLC安全回路：

-软件过卷；-极限软件过卷；-编码器故障；-主绳打滑；- 超速；-井筒开关故障；-给定故障；-方向故障；-整流启动1；-整流启动2；-行程安全回路。

（2）保护PLC安全回路：

-立即施闸1；-减速段保护；-2M/S故障；-等速段超速；-安全监视；-过卷与旁通；-操作台急停；-信号急停；-立即施闸2；-立即施闸。

（3）立即施闸1：

- 调节柜接插件故障；-励磁高压合闸；-1#定子高压合闸；-2#定子高压合闸；-直流开关监视；-主回路绝缘监视。

（4）立即施闸2：

- 1#整流故障；- 2#整流故障；-1#逆变故障；---2#逆变故障；---励磁柜故障；-励磁快熔熔断；-励磁AC阻尼和过热。

（5）过卷与旁通：

- 1#罐笼过卷；-2#罐笼过卷；-1#罐笼过卷旁通；-2#罐笼过卷旁通；-过卷与旁通。