淺談PLC技術(shù)在礦井提升機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

張 為

（唐山開灤鐵拓重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司，河北 唐山 063100）

1 目前礦井提升機(jī)系統(tǒng)存在問題

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國礦井企業(yè)采用的礦井提升機(jī)，一般采用的是繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，這些原始產(chǎn)品存在著啟動(dòng)電流及切換電流沖擊大和設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)等現(xiàn)象，在實(shí)際生產(chǎn)中它的工作穩(wěn)定性可靠性差，電機(jī)滑環(huán)接觸也不良。另外一旦機(jī)械發(fā)生故障了，在維修成本上也比較貴。據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，這種原始產(chǎn)品在生產(chǎn)中發(fā)熱現(xiàn)象比較多，所以容易產(chǎn)生工作線路老化，對(duì)生產(chǎn)安全造成很大的危害。所以就目前來說，這種產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的需要和礦山企業(yè)的需求，需要急速更新產(chǎn)品。

2 PLC技術(shù)功能介紹

眾所周知，PLC技術(shù)它是用于機(jī)器的一種自動(dòng)控制，它的特點(diǎn)是體積小、功耗低、可靠性高等。就目前來說，PLC技術(shù)已成為我國工業(yè)生產(chǎn)中最主要的自動(dòng)化裝置，它代表了當(dāng)前電控技術(shù)的先進(jìn)水平，很受大家的歡迎。所以在我國的諸多礦業(yè)企業(yè)中被廣泛應(yīng)用于礦井提升機(jī)系統(tǒng)中。而此時(shí)的PLC技術(shù)具備了它能實(shí)現(xiàn)主令操作控制的軟接線網(wǎng)絡(luò)和各水平操作臺(tái)之間的信息傳遞等，在生產(chǎn)中能夠產(chǎn)生全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)命令，同時(shí)它可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并以數(shù)字式及直線式動(dòng)態(tài)顯示罐籠運(yùn)行位置，還可以與上位機(jī)相連，處理、傳遞來自各環(huán)節(jié)的信息。

3 PLC技術(shù)工作原理概述

時(shí)下的PLC技術(shù)工作原理是統(tǒng)一采用了微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式。在實(shí)際工作中可以分為3個(gè)階段，這三個(gè)階段分別是輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行這3個(gè)階段。其中它的一個(gè)周期所用時(shí)間為：T=（讀入時(shí)間×輸入點(diǎn)數(shù)）+（運(yùn)算速度×程序步數(shù)）+（輸出時(shí)間×輸出點(diǎn)數(shù)）+自診斷時(shí)間。

另外，在這個(gè)上面還有一種可編程控制器，筆者認(rèn)為它的系統(tǒng)實(shí)際組成與微機(jī)基本相同，是有以下幾部分組成。第一步額分是中央處理器。它負(fù)責(zé)進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，控制整個(gè)系統(tǒng)，使之協(xié)調(diào)地工作；第二部分是接口電路。它是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及外圍設(shè)備的聯(lián)系通道。第三部分是存儲(chǔ)器。它是用于存放系統(tǒng)的監(jiān)控程序、用戶程序、邏輯變量和一些其他信息。第四部分是輸入系統(tǒng)、輸出電路。第五部分是電源。圖1是PLC模塊示意圖。

圖1 PLC模塊示意圖

4 PLC技術(shù)在礦井提升機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)

上面內(nèi)容筆者分析了PLC技術(shù)的現(xiàn)狀，工作原理及特點(diǎn)，下面筆者針對(duì)PLC技術(shù)在礦井提升機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用做一重點(diǎn)分析。僅供參考。

4.1 編程器的選購。首先我們來看它的編程器的選購。一般來說，它采用圖形編程器編程，像這種編程器采用的是梯形圖編程，方便直觀，但是編程器價(jià)格較高，不是受歡迎。另一種是手持編程器編程。這種方式的編程器效率低，但對(duì)于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜。不管怎么樣，在實(shí)際的選購中，要根據(jù)我們的實(shí)際情況進(jìn)行定量的選配，做到有的放矢，滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

但要注意的是，我們?cè)谠O(shè)計(jì)可編程序控制系統(tǒng)的時(shí)候，我們要及時(shí)注意可編程序控制系統(tǒng)配置了彩色圖形工作站/屏幕監(jiān)視，也要在關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備附近配置指示燈，這樣做的目的是用來監(jiān)視程序的正常運(yùn)行，這樣做的原因還在于幫助操作人員確認(rèn)可編程序控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.2 PLC技術(shù)電路的設(shè)計(jì)。這個(gè)電路的設(shè)計(jì)很重要，在此筆者根據(jù)情況實(shí)際做出了一個(gè)圖示，以便更好形象地加以說明。我們從圖2中可以看到PLC技術(shù)電路的組成是由動(dòng)力制動(dòng)電源、電動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)柜、旋轉(zhuǎn)編碼器、主控制柜等組成。這其中高壓主電路部分采用的是原電路。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果礦井井口電路發(fā)出開車信號(hào)了，這個(gè)時(shí)候意味著開車條件是可以的，此時(shí)工作人員將制動(dòng)手柄向前推離緊閘位置，主電動(dòng)機(jī)松閘。這個(gè)時(shí)候主控PLC技術(shù)就會(huì)通過程序控制高壓換向器，使高壓信號(hào)送入主電動(dòng)機(jī)定子繞組，通過這樣的一系列操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速，最后運(yùn)行在自然機(jī)械特性上。當(dāng)我們的交流提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并由主控PLC根據(jù)A/B脈沖的相位關(guān)系，自動(dòng)確定HSCO的加、減計(jì)數(shù)方式。

圖2

但是，我們需要注意的是，在實(shí)際運(yùn)用中當(dāng)存在著多個(gè)可編程序控制器系統(tǒng)組成一個(gè)大系統(tǒng)時(shí)，而對(duì)于主控制的關(guān)鍵命令，筆者分析認(rèn)為除了使用可編程序控制器自身的網(wǎng)絡(luò)通信傳送它的信息外，最好在用I/O點(diǎn)做成的硬件聯(lián)鎖，這樣有利于保障安全，原因是可編程序控制器控制系統(tǒng)關(guān)鍵的“急停”應(yīng)先切除執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源，然后將其信號(hào)送入可編程序控制器。

4.3 盡可能應(yīng)用PLC技術(shù)自身輸入輸出端口。一般來說，PLC技術(shù)自身輸入輸出端口不能讓它的傳輸距離太遠(yuǎn)。這樣可以減少設(shè)計(jì)、制造和使用上的麻煩。為了減少這樣的事情發(fā)生，我們采用PLC技術(shù)的輸出端口直接推動(dòng)接觸器、電磁閥等常規(guī)電器，一般情況下沒必要再對(duì)常規(guī)的輸出回路再作繼電器轉(zhuǎn)換。

4.4 PLC技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的聯(lián)合使用?，F(xiàn)在有的礦井使用中，也出現(xiàn)了PLC技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的聯(lián)合使用，這樣就能更好發(fā)揮性能指標(biāo)、性能。一般地在礦井提升機(jī)電氣控制設(shè)備推廣應(yīng)用此技術(shù)，可使電控系統(tǒng)中的所有設(shè)備之間，只外用一根雙絞線連接，這不僅安裝接線簡(jiǎn)單，還可提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了維護(hù)的工作量。

結(jié)語

綜上所述，我國的煤礦礦井提升機(jī)是煤礦采礦中重要設(shè)備之一，其PLC技術(shù)性能和可靠性也是礦井提升機(jī)中安全生產(chǎn)的重要保障。它可以替代以前提升機(jī)控制系統(tǒng)中眾多的繼電器、接觸器等復(fù)雜的系統(tǒng)。由于PLC技術(shù)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，保證煤礦安全生產(chǎn)并提高生產(chǎn)效率。但從實(shí)際生產(chǎn)中來看，我國的煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)主要用以替代老式提升機(jī)控制系統(tǒng)中眾多的繼電器、復(fù)雜的連線以及信號(hào)顯示系統(tǒng)，像那些提升機(jī)安全運(yùn)行的制動(dòng)模擬量和自動(dòng)調(diào)節(jié)過程，現(xiàn)在來說大多還是通過用半導(dǎo)體器件等方式來處理。這些是目前PLC技術(shù)存在的基本問題。如何加以解決這些問題，是我們現(xiàn)在所要解決的。

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