矿井交流提升系统中PLC电控系统的应用与研究

顾士秀　刘国光　高　勇

摘要：在分析我国交流矿井提升机继电器接触器电控系统特点的基础上，介绍了PLC技术发展概况以及PLC技术在我国矿井提升系统中的应用研究情况，阐述了PLC技术在我国矿井交流提升机电控系统中的应用研究及发展前景。

关键词：矿井交流提升系统PLC电控系统

0引言

在我国，采用交流提升系统的矿井占85％以上.其中绝大部分目前仍采用继电器一接触器控制的电控系统，其控制特点：①采用绕线式异步电动机转子回路串电阻调速系统；②采用继电器一接触器有触点式电控系统；③采用机械式或机电式行程调节器实现运行状态的控制：④采用晶闸管制动电源装置实现直流动力制动或低频发电制动等；

这种控制的缺陷也是非常明显的：①这种调速方案是有级调速，属转子功率消耗型调速方案.在加速阶段和低速运行时，大部分能量《转差能量》以热能的形式消耗掉了，因此，电控系统的运行效率较差。②电控系统采用继电器一接触器有触点的电控系统，这种控制系统占地面积大，电磁干扰大且继电器和接触器的机械触点烧蚀快：③无论采用直流动力制动或采用低频发电制动，总需要设置辅助电源和定子绕组的二次切换操作，由于矿物的密度不同，箕斗的实际装载量不是一个恒定值，常常出现停车不准确甚至提前停车现象：④缺乏故障自诊断功能.由于连线复杂，出现故障不易查找等。

结合我国目前提升电控系统的具体实际，新型的PLC技术与传统的电控系统相结合应是一条适合我国国情的道路。应用PLC扩展网络功能，可以充分利用现有设备，将提升控制、监测功能复合到一个系统。

1PLC技术的发展概况

现代的PLC技术是计算机技术与传统继电逻辑控制技术相结合的产物。它从产生到发展至今，短短20多年，就经历了一系列深刻的变化，不但占领了已过时的继电器系统与常规电子系统的广大市场，并且和现代各种微机控制系统也展开了激烈的竞争，掀起了一场“控制设备的革命”。目前，几乎每个工业领域都有应用，可以说，PLC与工业机器人、数控机床一道，已成为现代工业自动化的三大支柱。

从发展方向来看，目前，PLC正朝着2个方向发展：一个是大型化、高可靠性、多功能；另一个是小型化、低成本、简单实用。

1.1大型化.主要是在网络技术的支持下朝着DCS方向发展，实现多个PLC，多个I／O机架的互联，向上实现与上位机，LAN等的通信：

1.2高可靠性.采用冗余技术，增加容错功能等措施可以大大提高系统的可靠性：

1.3多功能；

1.4小型化、低成本、简单实用；

1.5编程及监控手段的不断改进。PLC的编程语言在原有的梯形图语言，顺序功能块语言和指令表语言基础上，不断丰富和向高层次发展，编程工具也丰富多样。

2PLC技术在矿册提升系统的应用与研究

目前，基于PLC技术的电控系统，我国已有一些成功应用的例子，如洛阳中信重机自动化工程有限责任公司选用Siemens公司的S7系列PLC研制开发生产的矿井提升机PLC电控系统成套设备天津电气控制设备厂研制开发生产的采用美国通用电器公司GE 9030系列PLC的TKD-PC系列和TKM-PC系列矿井提升机成套电控系统；这些采用PLC技术和新型电控系统都已成功地应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势.但是，这些新型的电控系统，仍存在一些缺陷，主要是：①缺乏完善的网络通信功能；②PLC器件的通用性问题；③在运用先进的控制策略与PLC技术相结合方面还做得不够。

3PLC技术在矿井提升系统的应用前景

鉴于传统矿井提升控制系统所存在的缺陷，而现有的PLC提升电控系统又不尽完善，考虑到交流提升系统在我国的普遍性。对PLC技术在我国矿井提升电控系统的应用前景，可作如下展望：今后基于PLC技术的提升电控系统，一方面将对现有电控系统进行功能扩充，如采用网络通信等；另一方面将研究先进控制技术及策略与现有电控系统相结合的可能性，有可能针对具体的回路，实现局部回路的智能控制，如模糊控制等，从而进一步提高我国矿井提升电控系统的现代化水平。

3.1网络通信由于网络通信是一项很重要的功能，是现代控制系统的发展方向。因此，可以预见，在不久的将来，矿井提升电控系统也将有此功能并不断发展和完善它.网络通信，首先涉及的就是通信环境的建立，最简单的情况，就是利用PLC本身提供的专用通信模块，组成上下位机控制系统，实现参数的传输。

3.2 PLC标准化根据PLC的设计标准，采用开放式的设计模式，将统一规范的总线、结构、编程方式、语言规则在行业内推行，做到用户接口标准化、网络协议标准化、编程接口标准化、编程语言标准化。

3.3智能控制由于提升系统本身的复杂性，使得系统精确的控制模型难于建立，导致传统的电控系统存在控制不准确的缺陷.随着硬件技术的不断发展和先进控制策略的不断引入，有可能首先对提升电控系统的部分回路，实现智能控制，从而提高系统的控制精度。

4结语

综上所述，用PLC技术代替传统的继电器一接触器控制系统，不但可以加强系统的控制功能，加强系统对故障的判别能力，而且也将极大地提高系统的安全可靠性和生产效率。在现有系统的基础上进一步扩充网络功能和基于先进策略的控制技术将是矿井提升机电控系统的发展方向。