基于PLC的矿井提升机变频控制系统研究

周生方　盛兆峰　石亚洲

摘 要：基于PLC的矿井提升机变频控制系统的特点是便于操作、人机界面好、调速性能优良、可以动态呈现、节能效果好等，因而大大提升了系统的稳定性。为此，本文主要阐述了PLC变频控制系统的设计及其应用。

关键词：PLC；矿井提升机；变频控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.113

0 引言

近年来，国内的变频技术越来越进步和发展，非常便于调速， 以及具备良好的稳定性与性能，因而在一系列的行业中被普遍地应用。PLC（可编程控制其）作为一种电子系统可以操作和运算数字，可以控制顺序等，因而其优势是抗干扰能力强、便于编程、适应性强等。相比于传统的继电器控制，PLC控制器应用于矿井提升机中，可以提高控制精度与制动可靠性，从而使生产当中的故障现象大大地减少。

1 PLC 变频控制分析

作为一种运算操作数字的PLC（编程控制器）的电子系统的特点是便于操作、编程简单、稳定性强、抗干扰性强、应用广泛、通用性强等，相比于传统的继电器控制，在工业生产中应用PLC有着显著的优势。基于PLC的矿井提升机变频控制实现了控制系统安全性与稳定性的提升，通过PLC控制安全制动、松闸制动、紧闸制动、安全保护、过程等。并且，速度反馈信号应用测速发电机与旋转编码器，以及安全回路属于双线制动，在出现故障的时候能够实施一级制动或二级制动。除此之外，整个控制系统涵盖制动电阻柜、PLC柜、电源柜、变频柜、操作台等等。

2 基于PLC的矿井提升机变频控制系统设计

2.1 基于PLC的矿井提升机变频控制系统

对于矿井提升机变频控制系统来讲，变频调速重点是对定子供电频率进行改变的基础上使电机的速度获得调整。在调速的全部过程中，其机械特点大致上平行于自然机械特点，跟调低速和调高速不存在任何的关系，变频调速可以跟矿井提升机的独特运行环境相适应，以及具备优良的节电效果。控制系统应用PLC（微处理器）可以监控与保护提升系统，从而使系统的精确性与安全性提升。

2.2 基于PLC的矿井提升机变频控制PLC软件设计

2.2.1 PLC软件的整体构造

上位机与PLC是变频控制系统的核心控制部分，因此在设计软件中重点涵盖上位组态软件与PLC控制。对于PLC控制软件来，其重要作用是控制提升机的停车、加速、启动、减速过程，从而采集和处理数据信息。在设计PLC软件的过程中，兼顾到过程的复杂化，程序的编程应用主子程序模块化次序的构造，由主循环程序调用执行系统的一系列子程序，根据事前输入的控制程序使自动控制实现。

2.2.2 双CPU冗余控制系统

系统中对两套CPU模块进行了应用，其中一套是工作主机，另外一套是备用部分，由软件编程进行两套CPU模块的主控权转移和状态监视。在工作主机出现故障的时候，应用编程的软件转变备用的CPU为工作主机。固有的工作主机在排除故障之后向备用的CPU转变。其中，系统务必应用一种型号的CPU。

2.2.3 配置变频调速

矢量控制是变频调速的应用理念，大功率變频在转变工频三相交流电的交——直变换之后，通过逆变器应用设计的参数实现逆变，从而使某个既定频率的交流电输出。因为在系统中转速和频率的关系是接近线性，变频器对输出频率进行控制，以使电机的输出转速进行改变。其中，是在PLC设计中配置矿井提升机工作速度的S形速度曲线。S形速度曲线的执行操作，在启动加速的时期，提升机的行程不存在，结合固定的行程方式进行调速，重点是对变频器输出频率进行调整的情况下，能够结合实际现状应用操作台速度控制手柄实现辅助调节。系统结合旋转编码器得到主电机的转速，且向可编程控制器中传入信息，然后PLC处理相应的数据，以及为操作工作者呈现，最后操作工作者结合PLC对控制命令进行发送，从而调控变频器的速度。

3 基于PLC的提升机变频控制系统的应用

3.1 应用于运行过程中

在煤矿生产过程中的，矿井提升机的关键作用是输送人员、物料、矿石等。然而，基于我国加速工业化步伐的影响下，增加了需要的煤炭量，并且采煤的环境也越来越恶劣。这样一来，对矿井提升机的要求越来越高。在控制提升机的过程中，重点是控制提升机的机位，需要比较高的精确度，当今结合微机控制可以实现士2cm的精确度。在进行提升的时候，PLC控制系统对一系列的井筒位置、钢丝绳打滑、转变转角脉冲等一系列传感信号进行采集，从而能够监视全部的运行过程。能够划分信号为装置工作现状信号和工况参数信号，在结合PLC 的处理之后向操作工作者反馈，操作工作者能够实时地处理故障，从而提升了系统的稳定性。

3.2 应用于系统安全保护中

设计PLC的安全回路重点是使提升机控制、电气故障、机械等都处在安全保护中，以及保障操作工作者与装置的安全性，重点能够实施下面的保护对策：一是呈现报警。在运行参数不正常的情况下，像是在冷却器温度比较高的情况下，保护系统能够呈现报警。二是不能二次开车。在提升机装置存在不正常情况的时候，倘若电机绕组太热，那么提升机不可以又一次地进行启动。三是迅速地进行电气制动。对于运行过程中的提升机发生故障的情况下，提升机迅速地进行制动，然后暂停工作。四是迅速地进行安全制动。系统保护的最后一个方面是安全制动，在安全回路自身或提升机发生故障的情况下，可以使安全制动准确地执行。

4 结语

综上所述，在矿井中应用PLC变频控制系统能够实现提升机控制性能的大大提升，其有着非常多的作用以及普遍的应用价值，然而，该系统的不足之处是设计程序复杂化，因而要求不断加以地分析与优化。

参考文献：

[1]申红燕，秦文兵.具有良好人机界面的矿井提升PLC控制系统[J].煤矿机械，2007（06）.

[2]申红燕，任国锋.PLC 和触摸显示器在矿井提升机控制系统中的应用[J].太原理工大学学报，2004（05）.

[3]武风波，吴向军，田丰.基于PLC的煤矿主井提升机数字监控器设计[J].煤矿机械，2008（10）.

作者简介：周生方（1990-），男，山东嘉祥人，本科，助理工程师。endprint