基于 PLC 技术的排土机电气控制系统研究

王凌峰　潘麒仲

【摘 要】本文阐述了排土机系统的电气控制组成：高压进线柜、变压器馈线柜、干式变压器、低压开关柜、低压配电柜、小功率照明柜、PLC柜及变频器柜。针对其复杂系统，利用PLC技术，对排土机系统提出详细的控制方案。并对设备现场的实际问题，提出解决方案。

【关键词】PLC；电气系统；研究

【Abstract】This article exposit the structure of Spreader Electricity and Control System. The System includes Incoming Feeder Cabinet， transformer feeder Cabinet， Transformer， LV Switchgear Cabinet， LV Distribution Cabinet， Small Power & Lighting Distribution Panel， PLC Panel and VFD Panel. Because of the system is detailed. We use the technique of the PLC and sensor. And then the article provides detailed control project for the complicated system. Finally it advances the resolving projects for the problems from the machines in local.

【Key words】PLC； Electrical System； Research

0 引言

排土机用于将剥离物经皮带机运送至受料臂，然后经由卸料臂卸到指定位置。自矿山自动化概念推广以来，已在金属矿山及非金属矿山中广泛应用。而且在今后相当长的一段时间内仍将是在矿山剥离系统中扮演着十分重要的位置。排机的构造较为复杂，影响其运行性能的关键因素之一是与之配套的电气控制系统。随着电力电子技术的迅猛发展，电气控制系统也越来越集成化。因此，排土机的控制系统也必然向着集成统一的方向发展。

1 PLC及传感器技术

PLC全称为可编程逻辑控制器，它的出现预示着电气控制系统与网络及信息技术的融合。通过PLC我们除了可以轻松的对复杂的控制系统进行控制，同时也可以通过现场总线将现场的设备信息提供给上级控制设备。提高了控制系统的可靠性及可传递性。传感器技术和PLC技术的融合为设备的全集成自动化提供了可能。传感器将现场的温度、压力、流量等非电信号转化为标准电信号，并为PLC提供连接口，实现与PLC的通信。

2 排土机电气控制系统组成

排土机分别在主机的配重臂和卸料小车上设置电气房，完成排土机系统内所有设备的高低压供配电以及控制自动化。排土机所有电气设备能在上述露天恶劣环境下工作。排土机电气设备主要包括以下部分：

（1）高压配电设备：适用于3.6～12KV三相交流50赫兹电力系统，用于接受和分配电能并对电路实行控制、保护及监测。

（2）低压配电设备：适用于煤炭、电力、化工、工矿企业的AC380V、AC660V低配电系统，特别适用于煤炭行业选煤厂电动机馈出回路多的配电设备。作为配电室的受电及馈电设备之用。

（3）变压器：变压器采用SCB系列干式变压器。

（4）PLC控制系统：排土机控制系统PLC系统可采用AB公司Logix5000系列产品。

（5）变频器：排土机系统行走履带电机，旋转电机，卸料车行走电机、电缆卷筒均采用变频器电机，针对不同的电机容量配置机柜型变频。

（6）人机界面电脑：采用一台SIEMENS SINAMIC PC677C的工业平板电脑对系统进行组态，组态软件采用GE公司的Cimplicity软件，在人机界面上可以显示排土机所有受控设备的运行状态和报警信息，还可以在人机界面上进行相关的参数修改等操作（人机节界面的操作通过屏幕周边的薄膜按纽和触摸式鼠标来实现）。

3 排土机PLC及电气系统方案

排土机及其卸料车是用来接收并排弃来自地面皮带机上的剥离物，设备的供电由一个10kV的配电站提供，用一个电缆卷筒连接到设备上，设备及其驱动的操作有两种可行的模式：“就地模式”和“远程模式”。每个驱动（或驱动系统）附近安装有就地控制站。每个就地控制站都配有一个“就地/远程”选择开关，来为驱动装置选择一种控制模式。在就地控制站的“就地模式”下，驱动（或驱动系统）只能通过就地控制站的按钮来启动和停止设备。此模式下不能进行远程操作，也不能够从其他的就地控制站启动或停止设备。如选择就地控制站的就地模式，在操作室控制面板上会显示其状态。选择就地模式，根据回路中的人工和设备保护程序，驱动装置以非顺序方式运行。此时按动就地控制站的停止按钮不会发出警报。位于设备上的主机急停按钮，通过硬连接互锁和24V控制供电隔离，可以停止所有驱动装置。如果在就地控制站上选择“远程模式”，可以在操控室内控制驱动装置。此时按动就地控制站上的停止按钮，则会发出警报。在“远程模式”下启动或停止驱动装置，可以通过操作室控制座椅的单独顺序控制或组启动/停止控制来进行。

设备的供电为10KV，电缆通过鼓型的卷筒连接在电气室设备隔离器上。供电由6kV/400-230V变压器输出，并连接在400V驱动装置进口接线柜上和400V驱动装置变频进线柜上。在主电气室内设置一个独立的CPU站，预留Profibus，Ethernet配置接口。此分站与中控室之间通过光纤连接进行通讯。控制系统外围PLC输入限位信号及PLC输出信号采用继电器隔离，电气房内部断路器，接触器等控制信号直接接入PLC输入模块。画面制作动态化，简单实用，清晰明了。该人机界面可以外接键盘和鼠标，以方便调试和检修。在人机界面上能监视每一设备的运行状况和参数（包括卸料小车部分），主要信号见PLC控制系统部分的描述。人机界面和PLC通过以太网进行通讯，保证画面的刷新速度。人机界面上的所有画面上的语言可以中英文相互切换。

4 结束语

排土机电气控制系统构成复杂，控制点繁多。设备工艺要求高。为了解决上述要求，更加新颖，完善的控制方案必然会替代原有的控制方案。譬如，模糊控制等优化的控制方法必然逐渐加入。这也是我未来所努力的方向。

【参考文献】

[1]李长久.PLC原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]江波，管成程.基于AB PLC堆取料机臂架皮带机停止控制程序改进[J].创新科技，2013.

[3]李学治.一种AB PLC与ProfiBus DP网络通信的方法[J].科技创新与生产力，2015.

[责任编辑：王楠]