PLC技术在煤矿提升机电控系统中的应用

孙应军 元迎旭

摘 要：文章介绍了传统的煤矿提升机控制系统中存在的问题和弊端，采用西门子公司生产的PLC控制器可以有效克服其问题和弊端；给出了PLC控制系统的硬件配置和软件控制流程，对硬件模块和软件模块做了详细介绍；并且深入讨论了该控制器的测速原理和计算方法，为PLC控制器在煤矿机械中的应用提供了参考。

关键词：煤矿提升机；模块；控制指令；模拟量；数字量

煤矿提升机作为矿山机械中的一员，对矿山的安全高效生产和运营起着非常重要的作用，尤其是提升机的操作保护系统。早期的操作保护系统存在诸多缺点：像可靠性较低、稳定性较差、出现故障次数多和电路相对较复杂等。经过专家的研究，在煤矿提升机的保护系统中采用PLC，可以有效地克服上述缺点，还可以实现硬件功能的软件化，因此得到普遍应用。

1 PLC操作保护系统的硬件配置

PLC是西门子公司的产品，现在在提升机操作保护系统中，应用得到最广泛的就是西门子公司的产品PLC，由于它的很多方面的性能都明显的优于传统的操作保护系统。下面是各个硬件模块的功能介绍：

（1）电源模块：将220V的交流输入电压转换成24V的直流输出电压，以供其它模块使用。

（2）CPU模块：控制总线上模块与模块之间的数据传递，并执行用户输入的程序。

（3）32路输入模块：该输入模块一共有3块，它的作用是将PLC外部的信号转换成 PLC 内部的可进行处理的信号。

（4）16路输出模块：该输出模块一共有2块，它的作用是将 PLC内部可处理的信号转换成能够控制提升机系统的外部信号，来控制提升机系统进行工作。作用都是计数，两块模块分别是对主滚动筒上的和导向轮上的编码器进行计数。

2 PLC操作保护系统的软件设计

PLC是西门子公司的产品，它不需要用户自主进行编程，能够好好地满足用户的需要，下面是它的软件模块，软件模块的主要作用就是存放程序，它的软件模块有下列几种：

（1）组织模块（OB）：它的作用是保证接口通道流畅，保证 CPU操作系统和用户程序之间的通道流畅。对用户程序的循环处理工作主要是由OB1模块来完成的，剩余的OB模块用来对特定事件做出响应和中断。

（2）功能模块（FB）：它是可多次调用的逻辑功能模块，它在执行时必须带有即时数据模块，并且每次用户程序对 FB进行调用时可提供新的参数。

（3）功能模块（FC）：它也是可多次调用的逻辑功能模块，但是它在执行时不需要带有即时数据模塊，这也是它与 FB 模块的最大区别，并且每次用户程序对FC进行调用时可提供新的参数。

（4）数据模块（DB）：数据模块用来存放各种不同类型的数据，它在PLC存储器开辟另一个存储区。

根据用户的要求和本身系统的结构要求，用户程序可以自行选择软件模块的构成形式，其中软件模块有以下几种，各个软件模块的功能和作用如下。

FC0、FC1两个软件模块的作用是用来进行计数，主要是用来计算计数模块中的脉冲个数；DB1和DB2两个软件模块的作用是存放FC0、FC1两个软件模块计算出的计数模块的脉冲个数，以此来实现计数模块将数据和信号流畅而准确的传送到CPU模块之中；FC91软件模块的作用是用来处理输入到PLC中的模拟量，模拟量有：电机电压和电流、电机转速、轴承压力、提升速度和载荷等；FC93软件模块的作用是制动，主要是对电气施闸类故障进行制动处理；FC114软件模块的作用是用来处理 PLC内部信号，并产生控制信号，像回路的安全和保障、故障的报警和液压器件的制动等等；FC5软件模块的作用是进行逻辑运算和闭锁，主要是对输入到PLC内部的信号进行运算并产生控制指令来控制提升系统的各个部分；OB1软件模块是用户程序主要组成部分，用来存放用户主程序，它也是组织模块中唯一可以循环运行的软件模块，在FC功能模块中编制成的可以实现特定功能和作用的程序可以在OB1软件模块中进行循环调用，采用这样的程序设计可以使我们的程序设计更加简单，调试更加方便；OB35软件模块是组织模块中唯一可以实现定时中断的组织模块，采用M/T 法可以计算出提升机的提升速度。

n=（60M1f）（/ZM2）

式中：n为电机的转速；Z是旋转编码器每转一圈时所输出的脉冲的个数；M1为计数器 M1所记的脉冲个数；M2为计数器 M2所记的脉冲个数；f为脉冲频率（高频时钟脉冲）。

3 结束语

煤矿提升机作为矿山设备中的重要一员， 近些年来煤矿提升机操作保护系统主要是由PLC组成，而且具有以下优点。

用同一台PLC就可以控制不同的机器进行工作，用户只需改变软件模块中的程序就能满足用同一台PLC进行控制不同机器的要求，大大节省了人力和物力，所以，它具有较好的通用性和经济性。

PLC具有较强的逻辑运算能力和数字运算能力；所以它的功能还是比较强大的，此外，PLC能够实现自我诊断功能，当出现错误时，它会自行检出错误和故障，并作出相应的行为。由于PLC的开关动作主要是通过半导体电路来完成的，它的技术中还采用了微电子技术；因此，它的可靠性很高。PLC中采取了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施，能适应恶劣的工作环境；所以，它的抗干扰能力比较强。

参考文献

[1]董秋杰.PLC可编程序控制器作为测试设备的研究应用[J].科學创新导报，2008，（6）：16-23.

[2]张文.PLC技术在煤矿提升机变频控制系统中的实践应用[J].煤炭技术，2012，（10）：3-4.

（作者单位：潞安集团余吾煤业有限责任公司）