PLC控制技术在矿用提升机中的应用

李毅鹏 李俊荣

(1.江西盘古山钨业有限公司，江西 于都 342311；2.赣州华兴钨制品有限公司，江西 赣州 341000)

PLC控制技术在矿用提升机中的应用

李毅鹏1李俊荣2

(1.江西盘古山钨业有限公司，江西 于都 342311；2.赣州华兴钨制品有限公司，江西 赣州 341000)

随着可编程控制器(PLC)技术不断应用于矿用提升系统中，不断完善，使得矿用提升系统的安全性得到极大提高。本文主要以PLC在矿用提升系统中发挥的功能为出发点，通过阐述PLC技术在矿用提升系统中的应用，简要分析PLC应用的优点。

PLC技术 矿用 提升机 制动系统

引言

目前，在国内部分矿用，继电器控制仍然是提升机的电控系统的主要实现方式，然而工效差、可靠性低、运行维修量高等特点是继电器控制系统存在短板和缺陷。与此同时，在使用过程中，还易出现较多的故障点，导致提升机在运转过程不够稳定。当选用PLC作为电控系统后，矿用提升机在设备运转过程中的可靠性能、安全系数得到很大提高，使得设备故障率得以迅速下降，故障处理时间大幅降低，进而有效避免发生矿用重大事故。

一、PLC控制系统在矿用提升机上的功能分析

PLC应用到矿用提升机的控制中，优势相当明显，它具备很高的可靠性、较快的运行速度、较小的体积、很强的抗干扰能力等。除此之外，提升机的设备灵活度得到很大提升，设备可扩展性能也大幅攀升。通过对变更程序即可实现设备运行方式的调整，这一点是继电器控制系统所无法比拟的。PLC控制技术以其独有的诸多优越性，迅速占领了工业控制领域，成为工业自动化中的主力军。根据矿用提升机运转过程的需要，在选择控制系统时，PLC必须具有如下特点：

(1)针对矿用提升机实际运转情况和工作模式的需要，生成与罐笼运转对应的准S速度曲线。

(2)全数字监控罐笼位置及速度等指标，罐笼按照准S形速度运转到达相应的指定位置，运转过程能够半自动加减速，在操作平台以数字或直线模式标示罐笼运转过程的实时位置。

(3)对矿用提升机运转全程实施实时监控，及时反馈运转过程中的设备故障信息，并产生相应的应对处理信息，设备报警，显示相应故障点、故障位置。

(4)搜集处理设备运转过程各环节的数据，同时与上位机进行数据交换。

矿用提升机控制回路原来通过继电器实现控制的模式被先进的PLC控制所取代，PLC控制器将搜集到的各环节外部数据，经逻辑计算处理，形成相应指令，再发送给各个执行单元，从而对矿用提升系统实现自动控制。

二、PLC控制在矿用提升机中的应用

在现有的采用PLC控制器实现自动控制的矿用提升机中，其电控部分的基本结构如图1所示。

图1 应用PLC控制的矿用提升机电控系统结构图

高压主电路、PLC控制单元、行程检测显示单元、速度检测显示单元、提升信号单元组成了矿用提升机电控系统的五大基本单元。开车信号经通讯回路向提升机传达开车指令。然后制动手柄由设备操作员打开，主电机受电动作，制动闸松闸，打开主令控制器手柄，高压换向器使PLC受电，使高压信号给到主电机定子绕组，全部转子电阻接入启动，之后按顺序切除余下的电阻，提升机实现自动加速。

1、主回路的设计与分析。主回路其作用主要是为提升电机供电，同时具备系统失压或者过流保护，并调控电机的转向、转速。主回路的组成包括了高压开关柜、换向器常开触头、转子电阻和电流表、电压表等。一般矿用提升机拖动系统采用绕线式异步电机作为主拖动电机。经串电阻处理后的绕线式异步电机，具备限制启动电流、提高启动转矩的功能，具备在一定的范围内的调速控制。

2、制动回路的设计与分析。制动部分分为可控硅动力制动与可调闸机械制动。矿用提升机进行减速的运转过程，速度控制在0-5%的区间时，系统启动可控硅动力制动进行减速；速度在5-10%区间时，系统启动可调闸机械制动，动力制动受到限制，Max制动功率保持，使得总制动力矩增大；在矿用提升机提升速度超过10%之后，超速继电器立即吸合，可调闸机械制动系统实施制动减速。

3、矿用提升机PLC应用应注意的几个问题

(1)因工作环境具有一定的电子干扰，需要对中央处理器CPU、程序编辑器和电源变压器等实施信号屏蔽处理。在选择在PLC过程，应关注PLC的电磁兼容性能，以确保设备正常运转。

(2)将安全度和可靠性较高的冗余结构形式应用到安全、监控以及制动等重要系统中，确保某一环节出现故障之后，矿用提升机相关的后备设备能立即投入使用。

三、PLC控制技术应用于矿用提升机上的优势

1、PLC控制技术应用于矿用提升机中，能够精确控制设备运转过程的加减速、行程及制动停车等，设备的运行效率提高，可以大大降低操作人员的工作强度。

2、PLC控制技术能够对整个矿用提升系统工作状态进行全面监控。利用PLC控制器可以当作人机对话窗口，利用动态图像显示提升系统的工况及各种参数，借助人机交互界面，将提升系统参数直观显示在屏幕上，实现对整个矿用提升系统的运行状态进行调控。

3、PLC控制技术，极大提升了控制系统的故障判别能力，提高了控制系统的数据处理能力。快速的逻辑运算处理与记忆功能是PLC控制系统的特长，当矿用提升系统某一环节出现设备故障问题，PLC控制器能够第一时间反馈故障的种类及原因信息、故障点分布信息，以及故障数量等。尤其是当发生一些瞬时故障时，PLC强大的故障记忆功能就得以显示出来，而原继电器电控系统不能实现对多点的故障判断与记忆功能。

4、PLC控制技术，可以实现监控对接点反馈错误故障。大多数的矿用提升机故障皆是由于硬件上的误动作或者是不动作。当PLC给出信号，接触器或者继电器由于故障不动作，可能导致减速点高压电源不掉电，引发矿用提升机出现超速过卷等重大安全事故。运用PLC控制器对接点实施监控反馈，能够第一时间预防可能出现的故障，在PLC正常运转状态下杜绝超速过卷等重大安全事故的发生。

5、PLC控制技术，能够实现矿用提升机提升全过程的实时速度监控。编码器将脉冲信号发送给PLC控制器，PLC根据脉冲信号信息确定提升罐笼或箕斗实时的准确位置，PLC计算出提升物的实时速度。一旦罐笼或箕斗的实时速度超出额定速度范围，PLC立即给出自动报警信号或是立即启动安全制动。通过PLC控制器监控提升机的连续速度，能够使提升系统运行全程处在被监控状态，确保整个提升系统的安全运行。

四、结束语

PLC凭借可靠性高、灵活性强、使用方便的优越性，在整个工业控制领域充当了重要角色。多年以来，国内诸多矿山成功将PLC控制技术引入矿用提升系统中。在矿用提升机的实际应用过程中，设备运行的稳定性与可靠性是设备安全生产过程的关键因素，运用PLC控制系统替代继电器控制系统，不仅提升系统的控制性能得以攀升，与此同时，提升系统的安全可靠性也得到迅速增强，在很大程度上提高了矿山企业的生产效率。

[1]郭月英.采用PLC控制方式的矿井提升机电控系统[J].科技情报开发与经济，2005年15期.

[2]吴中俊.可编程序控制器原理及应用.机械工业出版社，2009年1月第2版.

[3]钟春辉.矿用运输与提升[J].化学工业出版社，2011.09.1.

[4]唐国祥，等.矿井提升机故障处理与技术改造.机械工业出版社，2011年1月第1版.