探究煤礦絞車電控系統(tǒng)的PLC變頻改造設計

丁大圣

（開灤集團錢家營礦業(yè)分公司機電科，河北唐山　063301）

探究煤礦絞車電控系統(tǒng)的PLC變頻改造設計

丁大圣

（開灤集團錢家營礦業(yè)分公司機電科，河北唐山063301）

進入新時期以來，我國經(jīng)濟發(fā)展較快，對于能源的需求較大，而煤礦絞車則在煤礦開采之中的占據(jù)著較大的比重，在煤礦開采之中，運輸絞車發(fā)揮著十分重要的作用。絞車同時也是礦山開采之中能耗大戶，在建設資源節(jié)約型以及環(huán)境友好型社會的背景之下，對煤礦絞車電控系統(tǒng)進行變頻改造設計，對于推進其發(fā)展具有十分重要的意義。

煤礦絞車PLC設計

新時期以來，在建設資源節(jié)約型以及環(huán)境友好型社會的背景之下，煤礦開采要獲得長遠的發(fā)展，需要不斷降低能耗，走可持續(xù)發(fā)展的道路。因此傳統(tǒng)落后使用繞線點擊轉(zhuǎn)子串接電阻的電控系統(tǒng)不能滿足的當前發(fā)展的需要。要求對絞車的PLC變頻系統(tǒng)進行改造設計，符合當前的發(fā)展情況。

1　PLC電控系統(tǒng)的組成

煤礦絞車電控系統(tǒng)之中，組成其PLC電控系統(tǒng)單元的有：外部設備編程器、電源模塊、中央處理器、存儲器、擴展接II以及外部設備接口之中的輸入/輸出接口。通過電源總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線同每一個控制總線之間將各個單元進行連接。在其外部則需要配置同之相應的控制對象以及裝置，通常來說，PLC電控系統(tǒng)可以分成組合式以及固定式兩種，固定式包括的主要內(nèi)容有：I/O板、內(nèi)存塊、CPU板以及電源等等。組合式的包括的主要的內(nèi)容有內(nèi)存、CPU模塊、電源模塊以及I/O模塊。固定式從其組成的角度講具有一定的不可拆卸的功能，組合式則可以根據(jù)具體情況，依照與之相應的規(guī)則而進行組合，具有較高的擴展性，因此，在實際之中具有十分廣泛的應用。從我國的煤礦絞車的總體情況來講，其主要使用的是660V、50Hz的電源，而電壓的波動范圍一般在±10%，而其允許頻率波動的范圍一般在±2.5%，通過其具體的運行，可以將其輸出功率設定為200kw，同時保證其具有0～50Hz的輸出頻率，這樣就可以保證絞車在工作之時的高效和穩(wěn)定。

除此之外，系統(tǒng)應該給實際工作之中其不同的運行環(huán)境設置相關(guān)的保護功能，這樣可以有效解決設備存在的欠壓、過流以及過壓等問題。為了保證低頻運轉(zhuǎn)的絞車符合額定轉(zhuǎn)矩之中的規(guī)定，要求設置自動轉(zhuǎn)矩的提升功能。電氣控制之中建議使用雙PLC全數(shù)字控制系統(tǒng)，可以確保同硬件電路之間的冗余，實現(xiàn)絞車提升控制以及數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，如果當PLC出現(xiàn)故障之時則就可以完成臨時應急提升。在這之中為了避免出現(xiàn)過速裝置、減速功能保護、過卷裝置以及限速裝置，需要設置成為彼此獨立的雙線形式。在該系統(tǒng)之中其聲光信號同控制回路之間有著閉鎖功能，其標準為30天，可以有效保留信號出現(xiàn)的次數(shù)以及時間記錄等等。

2　煤礦絞車電控系統(tǒng)PLC變頻改造設計

2.1硬件設計

（1）變頻器容量計算；對煤礦絞車電控系統(tǒng)進行改造的之時，首先需要做的是做好交流繞線式電擊串電阻調(diào)速系統(tǒng)，其系統(tǒng)參數(shù)主要為：絞車使用的是JK-2.5×2/30型單繩纏繞礦井提升機。通常來說其卷筒的寬度為2m，直徑為2.5m。其減速機是XL-30，速比為30，輸入轉(zhuǎn)速保持在980r/min。電流為419A，電機功率為355kw，電壓為660v。在改造之時，為了降低成本，使用了較久的繞線電機，因為其電機比較舊，那么絞車的負載較為恒定，選擇變頻器容量的系數(shù)為1.2，那么變頻器容量的最小值則是426kw。（2）PLC控制部分電路設計；在礦井絞車電控系統(tǒng)之中PLC控制部分是核心，主要是通過操作臺、邏輯控制器、旋轉(zhuǎn)編碼以及繼電電路等等組成。如此可以對絞車的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，對絞車可以依照其預定的速度圖以及力圖，在運行方式的指導之下，對變頻器進行“S”形速度曲線的改造，控制絞車的啟動、減速、停車以及爬行，確保絞車可以安全穩(wěn)定運行。

2.2電控系統(tǒng)的運行過程絞車的啟動

絞車的啟動是電控系統(tǒng)之中最為重要的組成部分，可以滿足開車方向、開車信號、使能信號以及速度給定信號等等條件。也正是因為這些條件要求的存在，促使電控系統(tǒng)的控制原理在運行過程之中從初始化到開始，需要將絞車的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、運行，做好重要的部位的設置工作以及相關(guān)的計算。比如說上下同步點的脈沖數(shù)，油壓零位。當系統(tǒng)處于邏輯操作以及集中控制之時，需要對安全回路的工作狀態(tài)進行分析。一旦其軟件安全回路出現(xiàn)問題的話，系統(tǒng)就可以使用安全閘而將液壓站的電源斷開。如果開機之時存在問題，那么就無法正常工作。如果為輕故障的話，那么工作閘不能發(fā)出開車信號和使能信號，設備處于一種不能開機的情況之中。如果安全回路良好的情況之下，應該檢查是否收到開車信號以及開車方向。而在硬件安全回路都比較正常的情況之下，開工作閘信號通常主要有兩種情況，首先半自動方式之下選擇提升/下放或者是選擇上/下。其次，在檢修以及手動的情況之下，工作閘手把非零位。

3　PLC的應用對絞車運行狀態(tài)的改善效果

從前文的論述之中，可以看出在煤礦絞車電控系統(tǒng)改造的具體效果，PLC變頻技術(shù)的突出優(yōu)勢有：（1）此系統(tǒng)可以降低絞車的在運行過程的成本，不斷提升運輸循環(huán)之中調(diào)速運行的時間在總體時間之中的比重，同時也會大大降低設備運行的能源成本。也會減少電流的沖擊進而保證設備運行的狀態(tài)，保證設備維修以及時間成本。（2）其絞車的負載會根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速而出現(xiàn)較大的變化，所以，變頻技術(shù)在負載控制上可以做到精確無誤，保證負載量同設備輸出之間相符合。絞車電氣可以大幅度提升精確度。與此同時，對設備進行加速以及停啟控制，有效緩解設備機械部件同電氣元件之間的沖擊，不斷提升煤礦運輸系統(tǒng)的安全可靠性。

4　結(jié)語

我國煤礦工業(yè)技術(shù)在新時期下出現(xiàn)較快的發(fā)展，在這之中PLC變頻控制技術(shù)也是構(gòu)成煤礦工業(yè)發(fā)展之中最為重要的部分。同時PLC變頻技術(shù)的優(yōu)勢在煤礦絞車的電氣控制得到充分的發(fā)揮。而在實際之中要求把變頻系統(tǒng)的主要性能同煤礦生產(chǎn)之中有機結(jié)合，組合PLC模塊，不斷促進煤礦開采質(zhì)量的提高以及速度的提升。

［1］于德杰，王曙晨，梁新初.資源整合煤礦提升機的變頻改造［J］.中州煤炭，2009（06）：52-54+57.

［2］李滇滇，柳翠霞，桓希傳，等.調(diào)車絞車電控系統(tǒng)升級改造［J］.煤炭工程，2011（S1）：100-101.

［3］孔偉.絞車電氣PLC變頻技術(shù)［J］.科技傳播，2013（17）：198+143.

丁大圣（1978—），男，河北唐山人，本科，畢業(yè)于黑龍江科技學院，電氣工程師；現(xiàn)研究方向：礦井提升、液壓站電控、絞車電控、大型電機保養(yǎng)。