礦井提升機電控系統(tǒng)運用PLC控制方式改造的優(yōu)越性(李書旺)

礦井提升機電控系統(tǒng)運用PLC控制方式改造的優(yōu)越性■ ■ ■ ■李書旺■ ■ ■ ■（石臺礦業(yè)有限責任公司，安徽淮北235053）-I摘要：介紹礦井提升機改造安全控制技術(shù)要求及特點、PLC構(gòu)成的電控系統(tǒng)功能，以及改后效果評價。一1關(guān)鍵詞：PLC控制；變頻調(diào)速；電控系統(tǒng)；煤礦提升機』丄1引言. 丄 丄 丄 丄 丄 丄 丄上世紀9O年代前，煤礦提升機大多使用TKD，JKMK/J系列電控柜，但是系統(tǒng)可靠性差、噪聲大、耗能高和安全保護不完善等諸多缺點和問題，后被逐步淘汰。 —礦井提升機電控系統(tǒng)可分為傳統(tǒng)的交流電控系統(tǒng)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電控系統(tǒng)三大類。進入90年代以后，隨著工業(yè)控制計算機的應(yīng)用，包括可編程控制器（PLC）在提升機上的應(yīng)用，從而取得了令人滿意的提升使用效果。在其各種功能上,由模擬量設(shè)定又被數(shù)字量設(shè)定所取代。設(shè)定的項目也由幾個上升到幾十個乃至近百個。就其中的逆變管來說，逐漸由GTR更新為IGBT。而變頻器的容量也已達到了數(shù)千kW。為保障提升安全和提高自動化控制水平，隨后又逐步推廣應(yīng)用PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其功能更加完善，提升性能更加優(yōu)越，它在保障提升系統(tǒng)安全性、可靠性上發(fā)揮了更加重要的作用?！觥筥I_I_I2提升機安全控制技術(shù)要求及特點—1）傳統(tǒng)電控方式存在的問題。前幾年礦井提升絞車，不少都為2JK系列提升機，其最大繩速低，拖動電機為繞線型異步電動機，配置TDK系列電控柜，并采用轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速電控方式。這類提升機，存在以下主要問題：①TDK型主控屏電磁式繼電器較多，故障判斷排除時間長；②提升控制自動化程度低，提升機司機勞動強度大;③如副井提升絞車在連續(xù)提放液壓支架、采煤機等大件時，電阻發(fā)熱嚴重，經(jīng)常燒壞電阻連線，其能耗非常大。④由于調(diào)速為有級調(diào)速，其機械沖擊大，鋼絲繩的使用壽命低，動力制動投入時的瞬間速度變化大，而鋼絲繩就會產(chǎn)生跳動;⑤在利用可調(diào)閘配合動力制動下放重載時，其速度控制不均勻，只能憑司機的經(jīng)驗來控制，這樣還容易造成提升物掉道，而引發(fā)事故。

—I2）交、直流電機拖動的特點。直流電動機由于結(jié)構(gòu)上的原因，它也存在如養(yǎng)比較困難。而交流電機與直流電機相比，具有以下優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單、堅固,工作可靠，不存在換向火花問題，并易于保養(yǎng)維護；②容易制造出大容量、高轉(zhuǎn)直流調(diào)速，并成為主流技術(shù)。3）提升機的安全技術(shù)要求。由于提升機是煤礦的主要生產(chǎn)和關(guān)鍵設(shè)備，也是所謂的礦山“咽喉”。平時，它肩負著煤炭、矸石、設(shè)備、材料和人員的提升是所謂的礦山“咽喉”。平時，它肩負著煤炭、矸石、設(shè)備、材料和人員的提升等重要任務(wù)，是生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，因此所處的地位極其重要。為此,這就要求礦井提升機的運行應(yīng)安全、可靠、高效，而且停車位置還要準確無誤。在安全性能上，要求具備以下幾點：①制動性好。故障時，可安全制動；②可靠性要求高。系統(tǒng)故障率低，長時間能安全工作；③具有提升高效性?？s短提升循環(huán)時間（包括運行、停止時間）；④經(jīng)濟運行性好。要求低能耗，便于維護。4）運用變頻調(diào)速系統(tǒng)改造方法。在系統(tǒng)總體改造方案上，可以選為：將原變頻調(diào)速，利用PLC控制，以此增加控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。3PLC構(gòu)成的電控系統(tǒng)功能wit—，*4也■圧］——述atL11MEIPl.t：1）系統(tǒng)功能。某礦井提升機原控制系統(tǒng)改造后典型的PLC控制系統(tǒng)見圖1。其系統(tǒng)功能主要有：①控制功能。根據(jù)提升機起動、等速運行、減速、停車、驗曰.繩、換向及安全保護的設(shè)計要求，改變相應(yīng)電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)必要的電曰.習;器輸出的數(shù)字脈沖與主電動機的轉(zhuǎn)速成正比，一個用于提升速度與行程的顯示,另一個用于速度保護，并作速度閉環(huán)控制的反饋量。③保護及連鎖功能。a.安全b.時,制動狀態(tài)，工作閘繼電器及制動油泵等控制回路斷電，使制動油壓降為零。

b.盤式制動器的工作制動力矩可調(diào)，緊急制動（安全制動）能產(chǎn)生二級制動，避免機I—械沖擊。C.當提升機因發(fā)生故障中途停車時，且提升容器位于減速段行程時，排■除故障后允許司機按上次開車方向選擇開車（只能低速）；不在減速行程段，允I許司機高速開車。d.當提升過程中發(fā)生潤滑油壓力過高、過低，潤滑油濾油器或|J液壓站濾油器堵塞或油溫高時，觸摸屏上有相應(yīng)的故障信息顯示，點亮相應(yīng)信息 ■燈，告知司機可以完成本次提升工作，當故障解除后才允許司機再下一次操作。 .e.遇到全礦停電時，由PLC保證提升機能實現(xiàn)二級制動，并做好提升機的后備保］護°f.在任何情況下，只有司機接到開車信號后，才能使提升機運行。2）PLC電控系統(tǒng)的主要功能。PLC是以微處理器為核心，綜合了計算機、自-動控制和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、J性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點，近年來它的應(yīng)用■■■■■■■■■■較為廣泛。由于控制對象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和運行工作的連續(xù)長期性，使得PLC在設(shè)計、結(jié)構(gòu)上具有許多其他控制器無法相比的特點。①通用性強。PLCJ產(chǎn)品現(xiàn)已系列化和模塊化，其配備的各種各樣齊全的I/O模塊和配套部件，可供選擇使用,可以很方便地組合成能滿足不同控制要求的控制系統(tǒng)，不需要自己設(shè)計和制作了硬件裝置。②程序設(shè)計簡單，易掌握。PLC主要的使用對象是廣大的 .電氣技術(shù)人員?？紤]實際情況，一般不采用微機所用的編程語言，而采用了與繼電器控制原理圖非常相似的梯形圖語言，這對學習和使用編程語言都非常方便。-③可靠性高，抗干擾能力強。甘LC為了滿足“專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用"要求，在硬件和軟件上采取了系列措施設(shè)計。因此，它的可靠性大大提高了，抗干擾能力增強了。④采用先進的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便。PLC的各個部件，包括|JCPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架和電纜將各模塊連接進來。系統(tǒng)的 ■TOC\o"1-5"\h\z功能和規(guī)?？筛鶕?jù)實際要求自行組合。⑤安裝簡便，維護量小。PLC一般不需要 -專門的機房，可在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與cpu| -1相應(yīng)的I/O端子相連，系統(tǒng)便可投入運行，安裝接線工作量比繼電器控制系統(tǒng)少 ■得多。PLC本身故障率低，又有完善的自診斷功能和顯示功能，一旦發(fā)生故障，可根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息，迅速查明原因。若本身故障，］ ->則可用更換模塊的方法排除故障。⑥適應(yīng)生產(chǎn)工藝變化的要求。PLC實質(zhì)是一種工業(yè)控制計算機，其控制操作的功能是通過軟件編程來確定的。生產(chǎn)工藝發(fā)生變3

化時，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只需改變PLC的程序即可。■4■改后效果評價—通過對一些提升絞車的改造例證可知，改后大大改善了調(diào)速性能，顯著提高了安全可靠性，有效降低了司機勞動強度和能耗(節(jié)電率20%以上)。運行穩(wěn)定，很少發(fā)生故障。提升液壓支架等大件時事故。參考文獻_| JJJ王玉中，等.PLC技術(shù)在提升