PLC在煤矿提升机电控系统中的应用

2020-01-17庞伟

黑龙江科学 2020年2期

庞伟

(阳煤集团寿阳景福煤业有限公司，山西晋中 030600)

信息技术飞速发展，煤矿生产已实现计算机实时控制。在生产过程中使用PLC(即可编程序控制器)，可提升生产效率及稳定性。此外，PLC使用方便、兼容性好且功能全面，所以备受业界青睐。对于煤炭生产来说，提升系统发挥着非常重要的作用，所以有必要深入研究电控系统中的PLC技术应用，以提升煤矿生产效率，推动行业的可持续发展。

1 PLC应用于电控系统中的必要性

提升设备的主要构件。有制动装置、取物器、卷绕器、传动器及卷筒驱动器等。为了确保安全生产，还有一些必要的专门设备。电动装置、卷筒及其减速设备等都会直接影响卷筒驱动器。电控系统的运转具有非常复杂的应力情况，且载荷的主要承受部位是薄壁，如果没有采用合理的设计方案，将有可能导致其开裂、变形、失效。其中，减速器通常会选择封闭式的齿轮。机轴则是此类设备的重要承载部件，可将主轴上所承受的载荷传递到有关承力元件上。如果是在大型矿井服役，该类设备都会有很大的提升量，工作元件的具体装配形式将会影响构件的受力。所以，有必要对卷筒中的具体受力进行分析，明确其中的应力分布情况，优化其应力结构，这样在滚筒上进行钢丝绳的缠绕时，可避免出现过大弯曲应力的现象。

作为煤矿生产领域中的一类关键性的设备，煤矿提升机的安全稳定是保障运行安全的第一要素。信息技术近年来发展迅速，煤矿生产已逐步实现计算机实时控制。PLC是高效率的工业应用计算机，通过一系列处理开关，可避免外部接线的变化，改变其程序即可进行控制程序的相应修改，具有便捷、高效的优势。PLC具有较低的功耗，故障较少，具有良好的稳定性和集成化性，通过高度的自动化可进行复杂逻辑的高效率运算，实现工业领域的主动控制。将PLC技术应用于煤矿生产领域中的提升机电控系统，将会进一步提升生产的稳定性和高效性。

2 PLC技术的功能与应用原理

PLC技术已广泛应用于各类工业生产及管理流程中，其贮存器通过不同的模式来高效地控制工业过程，并合理地调控管理各种设备的运行，模拟各类输出、输入信息。近年来，PLC技术研究不断深入发展，已应用于不同的生产领域。PLC技术可进行自我监控及诊断，也就是说，如果系统出现了不正常的情况，它可自行报警并终止运行。此外，还可通过有关软件对故障进行有效的监视及测定。PLC代替了过去的继电器控制模式，具备更为独特的微处理性能，可采集外部数据信号，进行合理的逻辑判断，并传输有关指令，使提升机实现自动化控制。

3 PLC在提升机电控系统中的应用

3.1 PLC技术的确定

PLC的主要组成包括特殊功能模块(3块)、扩展模块(2块)、扩展单元(1块)以及基本单元(1块)。其中，负责输出及输入信号的是扩展模块、扩展单元以及基本单元等，对于基本单元，其输出或输入的具体点数是35/ 35，对于扩展模块来说，其输出或输入的具体点数是20/0，扩展单位的输出或输入的具体点数则为20/20。其中的特殊功能模块包含高速技术模块，是负责输入模拟量的相关模块。可利用编程器进行程序编程工作，需用到相关的扩展机及主机(C60P-C DR型PLC)。当前所用的PLC具有4 K大小的内存，能够满足提升机系统的循环、自动化提升要求。

3.2 PLC的结构框架

电控系统中，PLC输出信号为50个，输入信号为60个。参考具体工作情况及控制和保护两种功能所对应的逻辑关系可知，信号输入相关设备选择了控制开关及外设传感器进行各类处理(包括计数、逻辑及时序等)，包括高压转换器和输出继电器在内的一系列的外部对象进行相应的操作，以合理、高效地完成各个工作任务。具体的结构关系详见图1。

图1 煤矿提升机电控系统PLC的结构关系图Fig.1 Structure relation diagram of PLC in electric control system of coal mine hoist

根据图1可知，PLC终端是电动机，始端是操作台。在该系统中，操作包括可跳闸制动、制动电源柜、加速接触器、信号检测、高压换向器等。通过PLC机，操作台起到了应有的控制作用，实现了提升电动机的作用。

3.3 PLC的软件设计

该系统的主要功能是控制箕斗提升过程中的各个动作，包括爬行、保护、加速及减速等，并根据具体的控制要求来工作，所以需要科学合理地设计PLC的相关软件。PLC要判断它们是否处于正常合理的状态，若为正常状态，就可解除安全制动，若为异常状态，将禁止启动。从井下获得相关信号，根据所设定的程序来进行提升动作。最初的工作是启动及加速，此时要注意应将电流视为主要因素，时间仅是辅助因素，以合理地控制电阻的切除操作。然后，将进入等速运行的工作阶段，此时没有系统的切换。接着，在减速运行阶段中，需要投入低频制动电源，平滑地过渡到正力运行状态，保证整个提升过程的合理有效。最后的工作阶段是设备的停车及物品的卸载，继而完成整个系统的工作。

电控系统的PLC工作主要参照提取设定的速度值、具体的位置信息、电流大小及时间长短等。此外，要结合实际工作中给出的具体信号，通过合理的比较和运算，发出控制信号。

3.4 PLC的应用优势

应用PLC技术具有很强优势：第一，可使系统简化，压缩设备体积，有效降低了设备故障率。第二，PLC可以根据程序逻辑的相关指令，执行各类指令，使不同程序得到良好的协调配合，有效减少了休止的时间，提高了生产效率，有利于整个生产过程。第三，应用PLC可实现提升机控制并发出提升信号，对信号的发送和提升机具体操作给予及时闭锁，以减少人为原因导致的安全事故，提升了系统的自动化水平，提升了生产过程的安全性和稳定性，有助于节能增效。