PLC技术在煤矿提升机控制系统的应用

李响

摘要：改革开放以来，煤矿开采为我国的经济发展做出了重要贡献。随着煤矿开采不断加深，开采的难度也逐渐增大。煤矿提升机是煤矿开采生产作业过程中必不可少的设备，对于煤矿生产效率以及安全生产的提升有重要影响。因此，将PLC技术应用于煤矿提升机控制系统有重要意义。

关键词：PLC;煤矿提升机;控制系统;应用分析

中图分类号：TD532    文献标识码：A

1 PLC的工作原理

PLC 技术本质上属于微型计算机，具备自动化控制功能，能够完成工业领域控制系统的微处理操作，并且对所收集的外部信息信号进行逻辑区分判断，给相应元件传输信号并执行对应行为。随着国内科学技术的不断发展，在工业控制领域应用 PLC 技术的条件也日益成熟完善。将PLC 技术应用到煤矿提升机控制系统具有多种优势，其不仅使控制系统能够自动设定和执行减速运行时的曲线速度值，而且能够显示提升的总次数、深度、速度等必要信息。当提升机控制系统出现故障时能够通过声音和光发出警报信息。基于PLC技术的煤矿提升机控制系统的电气控制原理如图1所示。

从图1中可以看出，煤矿提升机凭借先进的PLC技术能够实现独特的微处理功能，通过采集外部信号作出逻辑判断，进而对各个原件发出对应指令，从而实现煤矿提升机的自动化控制。

2煤矿提升机简述

作为煤矿重要运输设备，提升机动力源为电机，其集机械和电气为一体，以机械设备带动钢丝绳牵引容器，或者是带动其他起吊工具，然后在井筒中通过两点运动来完成运输任务的装置，包括运输人员、煤矸石、设备还有物料等，是矿井和地面联系的桥梁。煤矿提升机安全运行对下放人员的安全、煤矿生产进度、设备安全等都影响极大，所以，在使用的同时一定要注意提升机的安全性、经济性和稳定性的统一。

3煤矿提升机发展历程

我国的提升机大多都是采用绕线式异步电机拖动，主要原理就是把可调节的电阻接入到电机转子回路当中，通过改变旋转磁场和电机转子完成调速。该设备优点就是简单，缺点是低速没力、耐用性不好、不能精确调速、电机功耗大。国内煤矿生产情况对提升机要求更高，其任务也多，启停频繁，控制系统由主令开关和继电器组合，该方法简单适用，缺点是人工操作易错，导致误判事故发生，由于系统没有联锁保护功能，容易导致操作失误，信号不能复现，当有事故发生，对其原因调查形成一定影响。国外煤企早在 20 世纪 70 年代就在煤矿中引入 PLC 可编程控制器，加之现在计算机发展日新月异，到了 80 年代初，煤企日常管理引入了计算机监控系统，这令国外煤企自动化程度有了质的提高。同时，在煤矿提升机中应用变频器，大大降低了其能耗。国内煤矿提升机一般都是使用 TKD 电控系统，其控制方式为电磁继电器的逻辑控制，命令的实现要通过接触器、电子元件、继电器等的特定连接方式来完成。

4 PLC 控制的提升机控制系统

本文提到的煤矿提升机控制系统主要通过变频部分、驱动部分以及液压部分组成，卷筒、制动装置、减速器以及驱动电机构成动力部分，提升机制动装置储能通过液压部分，VVVF 即变频调速系统，其以改变电压和频率的方式来完成对电机转速的控制，控制台包括操作台和监控台。前者既可以设置工作程序，同时也能够调节速度和制动装置，后者能够对提升机的参数和运行情况进行监测，避免发生事故，同时因为数据储备的工功能，还可以调出以往的监测数据。PLC 在硬件上选用可编程控制器中的 FX2N - 48MR - 001，其属于三菱 FX2N 系列，优点在于扩展性好、通信强、速度快。电动机采用了三相异步电动机，型号为 JR150 - 10，其运行性能较好，额定功率为260 k W，转速达588 rpm，转矩最大为2.1 N·m。控制系统选用的电源为 AC380V，变频器主要由声安全回路、制动装置回路和光报警回路组成。第一个回路目的在于如果提升机不能正常工作，接触器会断电，然后完成制动，并且提升机断电。第二个回路目的在于完成系统安全制动。第三个回路目的在于如果变频器有异常情况发生，那么就会及时报警。一旦通电，PLC 可编程控制器会初始化，然后自检告知提升机此时在井筒的位置，如果行车信号被收到，接下来就该速度控制程序工作，根据旋转编码器传回的数据分析有无超速发生，同时对速度进行调整，一直到运行到预设的位置。相比继电器控制的控制系统，通过 PLC 控制的煤矿提升机把三菱 PLC 和通用变频器结合在一起，不但使控制系统简化、控制精度提升，而且使系统的稳定性和可靠性提高，并使维护成本降低。

5应用效果

首先，PLC 技术在煤矿生产中对提升机起到了重要作用，其优点十分明显，不仅缩小了整个电控系统的占用空间，还简化了电控系统的结构，大大降低了系统故障几率;其次，在煤矿生产中引入 PLC，使得在整个生产过程中控制系统指令更加严密、直接，使得各个程序的运作更加协调，使得检修时间大大缩短，生产效率大幅度提高;最后，在电控系统中引入 PLC，使得提升机发出的信号与控制系统有着紧密的联系，以保证信号专线专用，避免了操作人员带来的隐患，提高了提升机的自动化水平，为矿井中提升機的安全使用提供了保障，还减少了设备维修时所需要的工作量，达到了节能的效果。

结束语

PLC 技术在煤矿提升机的电控系统中有着重大作用，其为工业技术的改良与科学理论结合的产物，在煤矿产业中，PLC 技术不仅起到了优化控制系统的的作用，还降低了对操作人员的要求。随着科学技术的不断发展，相信 PLC 技术能够在各领域得以推广与应用，促进国民经济又好又快地发展。

参考文献

[1] 齐日飞. PLC 技术在煤矿提升机中的应用探讨[J].中国新技术新产品，2011 （ 20） ： 109 -110.