矿山提升机控制系统中PLC应用的价值分析

柴兴伟，许跃龙

[摘    要] PLC为可编程逻辑控制器，是采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。随着该技术的不断发展，并密切配合直流调速电控或交流变频调速电控，使用不同的组合应用，通过PLC的执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作功能对提升机控制效果显著提升，使矿井提升机具备优越的控制性能。基于我国科学技术水平的提升，我国矿井提升机越发朝着装备大型化，深度、速度值大，控制系统自动化、信息化程度高方向发展，可编程逻辑控制器技术可对提升机安全进行提升，并显著提升提升机的可靠性和安全性，解决传统矿井提升机不够可靠的问题，改善电能耗费情况，降低故障率，对矿井本质化安全和运输效率有效提升，从而增加经济效益。

[关键词]矿山提升机控制系统;PLC;应用价值;变频调速

[中图分类号]TD633 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–00–03

Value Analysis of PLC Application In mine Hoist Control System

Chai Xing-wei，Xu Yue-long

[Abstract]PLC is also referred to as programmable logic controller. It uses a type of programmable memory to store programs in its internal storage to perform user-oriented instructions such as logic operations， sequence control， timing， counting and arithmetic operations， and pass digital Or analog input/output control various types of machinery or production processes. With the continuous development of this technology， and close cooperation with DC speed control or AC frequency conversion speed control， different combination applications are used， and the logic operation， sequence control， timing， counting and arithmetic operation functions of PLC are used to control The control effect of the hoist is significantly improved， so that the mine hoist has superior control performance. Based on the improvement of the level of science and technology in my country， mine hoists in our country are increasingly developing in the direction of large-scale equipment， greater depth and speed， and high degree of automation and informatization of the control system. In order to improve the safety of the hoist， the programmable logic controller technology And significantly improve the reliability and safety of the hoist. Solve the problem that the traditional mine hoist is not reliable enough， improve the electricity consumption rate， reduce the failure rate， and effectively improve the intrinsic safety and transportation efficiency of the mine， thereby increasing economic benefits.

[Keywords]mine hoist control system; PLC; application value; frequency conversion speed regulation

随着科学技术的发展，PLC功能更加完善和全面，利用可编程逻辑控制器的控制功能，并在此基础之上，结合变频器和PLC控制器，简化控制线路，使其对提升机的控制需求和自动化需求更加适应。多数矿井中的工作人员在操作矿井提升机时，采用自动化控制方法，并且控制效果良好。我国在计算机技术领域近年来得到十分迅速的發展，工业结合计算机技术在未来具有良好的发展前景。将PLC新型技术运用于矿井提升控制中，对生产效率显著提升，并节约人工成本，对传统生产中的缺点进行优化，使提升系统集成度更高，操作监控界面人机融合度更好。

1 PLC控制技术发挥的作用和优点

PLC技术优势明显，将PLC技术与计算机技术相结合，可以充分发挥机电一体化的功能。当前我国科学水平迅速提升，机电一体化显著提升，因此在计算速度和产品储存量上，具备越来越严格的要求。PLC技术可以有效改善以上问题，进而使人们的生活更加便利。与其他技术对比，PLC技术在器件设备中运用，其自身的抗干扰性能更加优质。统计研究目前矿井提升机生产水平，以及PLC技术在其中的实际运用状况，发现在PLC技术中运用大规模集成电路技术，能够增强大规模集成电路的可靠性。

研究发现，PLC可编程逻辑控制器若为西门子公司生产，其在没有故障的前提下工作时间较长。这其中的原因主要是可编程逻辑控制器生成期间，其硬件可实施自我检测，若在检测过程中发现问题，可以将警报及时发布，从而可以快速处理问题。基于半导体材料和集成电路的迅速发展，极大提升了芯片集成度，并且芯片上电路元件的集成度提升显著。所以，PLC具有十分丰富的功能，可对工业控制中的不同需要进行满足。并且，器件自身逻辑处理功能和数据运算功能完整，在应用上具有一定优势。

2 矿井提升机的类别

实际施工中采用矿井提升机，基于对变频调速控制系统的科学使用，能够使提升机的工作质量和工作效率显著提升，并且还会对设备运行中的稳定和安全造成影响。因此，应在了解实际情况的前提下，全面掌握矿井提升机特点。

2.1 依据提升机用途分类

矿山生产期间，基于用途的不同，会采用符合实际情况的提升机，基于提升机用途，对其进行分类，主要包括副井和主井两类。主井提升机的作用就是开采期间，对矿石进行提升。如矿井年生产量超过30万t，选择箕斗作为提升容器，矿井若为小型，年生产量不超过30万t，可选择串车、罐笼作为提升容器。副井提升机大部分用来提升人员、设备、废料、运输矸石等。

2.2 依据提升类型分类

基于提升类型对提升机进行分类，包括多绳摩擦式和单绳缠绕式。开发生产传统矿山期间，提升机主要为变直径滚筒提升机，根据拖动电动机，分为直流拖动提升机和交流拖动提升机，近年来我国科学技术发展十分迅速，改变了矿井提升机，目前主要采用单绳缠绕式提升机，类型为直径圆柱型滚筒，保证提升机的工作质量和工作效果，顺利完成矿山生产。

2.3 依据井筒倾角的分类

基于矿井提升机井筒倾角分类，可分为斜井式和立井式，一般情况下，罐笼和箕斗为立井提升机的提升容器，斜井提升机的提升工作通过斜井箕斗、提矿车进行。若斜井具有较大规模，或者具有特殊性质，为了对矿井提升工作顺利完成，可采用胶带输送机。

3 PLC提升机控制系统的组成

PLC提升机控制系统由提升机动力装置、主电机装置、变频调速器、液压站、控制监控系统、操作台组成。在提升机中采用PLC控制系统，能够实现变频微调，为了对微调遥控控制系统进行实现，应结合其他系统和动力装置，对提升机使用效果进行显著提升，该动力装置系统组成为滚筒、减速器、主电机。基于底座，主电机供应电能，并在减速器的滚筒基础上，对牵引动力系统效果进行提升。

互通物料、物力、人力，获取核心动力，对综合运输任务顺利完成。作为提升机整个动力来源，主电机装置和控制监控系统在提升机中具有重要作用。液压站的制动力在可编程逻辑控制器系统中，为主要制动力，这种制动力可对矿井提升机的可靠性和安全性进行保证，改善工作环境，并对过剩动力有效控制，基于安全标准的前提下实施工作。作为动力的反作用力，制动力在可编程逻辑控制器中作用显著。

变频调速器模式主要为微调，加速可编程逻辑控制器提升机控制单元能量较为强大，可转换输入的公频电能，变成频率可调节电能。其在PLC矿井提升机中作用显著，可对各种类型的控制指令进行发布，并控制提升机运行，效果显著，提升提升机平稳性。不但能够显著提升目前提升机的启动效果，还可以快捷减速停车，保证紧急制动之后的安全性。优化这些能量控制单元和综合控制因素，对PLC提升机进行调配，提升PLC提升机的高效性和平稳性，确保其良好运行。

作为矿井内部重要组件，操作台组件单元通过操作台，可下达矿井提升机新的指令，保证提升机可以无停顿、平稳的启动。对矿井提升机下达减速命令或者启动命令时，会通过紧急制动系统，由控制核心发出指令，操作人员通过监控对其进行查看，管理运输系统和控制系统，需要专门的监视操作工作者来完成，基于监控，对监控核心诉求和工作状态完善这一目标进行实现。在对故障参数进行修正的过程中，按照系统运行情况对矿井提升机运行中的控制系统状况进行判断。矿井提升机具有多种类型的控制系统，为了对研究准确性和研究深度进行提升，通过实际案例进行分析，对PLC技术的运用进行分析，对其侧重点進行重点分析。

3.1 系统硬件组成

在考虑到采矿行业特点的前提下，此次设计过程中采用的PLC机型生产公司为欧姆龙公司，该机型为中小型机，1184点为最大控制I/O点数。选择PLC系统作为提升机口控制系统核心，对传统仪表控制中的缺点进行改善，用户按照自己的实际情况，采用PLC技术，利用变成对输出信号和输入信号的连锁进行实现，若有故障发生，仪器可快速反应，对控制系统的可靠性和安全性显著提升。使用晶闸管作为系统单元，晶闸管还可以当做电子开关，利用功率扩展板完成触发，控制加热器通断，可编程逻辑控制器中通过热电偶对反馈信号输入进行测量，对一个完整的闭环系统进行构建。

3.2 人机互动模块分析

在开关量模块中，输入模块主要对选择待类型进行承担，使用C200H-ID212。选择C200H-OC225输出模块，用于输出报警信息和故障信息。利用触摸屏块对人机界面提升机的停止和启动进行实现，并对参数、品种等进行选择，在故障或报警发生时，可对故障的产生原因和位置直接显示。

3.3 系统软件结构内容

设计过程就是控制提升机的物理量，例如控制单元、速度、深度等。运行提升机过程中，若出现重大故障或者轻型故障，控制系统能够实施自我诊断，并且实时显示当前系统运行状况以及相关参数。举例如下：提升设备在矿井中的速度和深度等情况。运行环境和组态环境之间存在一定关联性，但又互相独立，这就是提升机的组态软件。软件部分为提升机系统组成中的重要部分，提升机系统操作环境为全中文，对黏贴操作和微软系统操作支持，可对操作人员的编程效率进行提升。该软件结构在设计过程中，需要提前对其工艺控制要求进行了解，实时动态监控该系统的运行情况，以及矿井提升过程。

3.4 注意事项分析

在矿井提升机中采用可编程逻辑控制器技术具有重要作用，这种运用方式未来具有良好的发展前景，设计工作者基于目前矿井提升机系统运行情况，可有效完善计算机组网，健全PLC电气控制系统。PLC技术发展迅速，并广泛运用于各个领域，因为PLC技术具有广泛的网络布局，因此具备较大密度，可有效运用于机电一体化中。未来电气设备中会更加广泛地使用PLC技术，完善通讯工具，提升控制系统操作的简洁性和便利性。

PLC通讯和监控系统上位机均采用西门子S7-300PLC通讯适配器，无需使用其他通讯设备，将RS232端口在上位机端中运用，PLC处在PLC的MPI端口接入。采用SIMATIC WinCC视窗控制中心作为监控系统组态软件，其为最新的三十二位技术的过程监视系统，灵活性和开放性较强，Wincc组态软件具有十分强大的功能。监控画面：报表、趋势图、运行记录、主回路、安全回路监控、主开车等画面。监控画面对井筒中配重和箕斗的位置实时显示，并监控和现显示编码器、挂钩检测、井筒内井筒开关、闸盘处烟雾传感器、主电机温度液压站压力、等部位的传感器数据，并可以在主开车画面中对当日的提升机产量和运行勾数进行查询，便于系统对数据随时查询和记录，并且还可以计算卷径和调绳的快捷通道，可视化指挥相关工作人员的检修作业，运行记录功能可在主开车画面最下方显示。安全回路画面能够对运行期间提升机的磁场电流数据和电枢电流进行显示，还可对测速机反馈、编码器、调速装置的实时速度进行显示，便于提升机操作人员对比数据，若速度出现明显差异时，操作人员应对编码器状态和调速装置测速电机状态及时检查，防止产生速度超差和等速超速故障报警。

画面中还能够对安全回路工作状态进行观察，若安全回路故障出现时，可以对安全回路断开这一现象出现的原因进行直观判断，提供检修作业技术支持，缩短故障点查找的停车检修时间。运行记录画面可对一个月内所有运行故障进行记录，提供系统运行事故责任认定和查询相关证据和有力保证。趋势图画面能够对提升机运行期间的提升机速度曲线、磁场电流曲线、电枢电流曲线进行实时监控，基于曲线的平滑度对励磁装置以及调速装置的工作稳定性能进行反映，提供过程控制和行程控制更好的参考建议，并且，还能够对主井每个月的提升量进行查看，并对废石提升量、每班的矿石、当日矿石进行查询，对矿调度指挥中心矿岩石产量日报需求进行满足，并提供矿云平台数据库原始数据记录功能。

4 结束语

为了企业生存和更好的发展，市场上的竞争越来越激烈，对各个行业均造成冲击。将PLC技术特点应用于机电生产行业中，利用PLC的执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作功能显著提升提升机控制效果，促进我国矿井提升机朝着装备大型化，深度、速度值大，控制系统自动化、信息化程度高方向发展，通过运用PLC技术，可以有效提升矿井本质化安全和运输效率，促进我国经济发展。

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