PLC在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

0 引言

??? 以可編程控制器(PLC)為核心的裝置在礦井提升機(jī)中的成功使用，不僅體現(xiàn)了PLC的基本功能，能代替復(fù)雜的繼電器控制，而且以豐富的程序指令實(shí)現(xiàn)了原電子線路中不易完成的功能。在大大減小體積的同時，更提高了系統(tǒng)的控制精度和可靠性，保證了礦井提升機(jī)的安全運(yùn)行。

1 PLC的系統(tǒng)功能

??? PLC用于機(jī)器的自動控制，具有體積小、功耗低、速度快、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。同時具有靈活性和可擴(kuò)展性。要改變生產(chǎn)過程只需改變程序即可，非常方便，這是繼電器控制電路無法相比的。PLC已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最主要的自動化裝置，它代表了當(dāng)前電控技術(shù)的先進(jìn)水平。

??? 根據(jù)礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的要求，PLC應(yīng)具有以下功能：

??? (1)按照操作工藝要求及系統(tǒng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)主令操作控制的軟接線網(wǎng)絡(luò)和各水平操作臺之間的信息傳遞、操作聯(lián)鎖，產(chǎn)生給全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)命令(起P停、設(shè)定速度、運(yùn)行種類、運(yùn)行方向、故障復(fù)位及閘系統(tǒng)、安全保護(hù)等指令)。

??? (2)根據(jù)運(yùn)行種類，操作方式產(chǎn)生C30所需的速度曲線，實(shí)現(xiàn)罐籠運(yùn)行的準(zhǔn)S曲線。

??? (3)全數(shù)字行程控制。對罐籠位置及運(yùn)行速度進(jìn)行全行程控制和監(jiān)視，使罐籠按位置在準(zhǔn)S形速度下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)半自動加速、減速、準(zhǔn)確平層，并以數(shù)字式及直線式動態(tài)顯示罐籠運(yùn)行位置。

??? (4)對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并根據(jù)故障種類(緊停、事故停車、一次提升、事故報警)作相應(yīng)的處理，并發(fā)出聲光報警，指出故障類型、部位。

??? (5)與上位機(jī)、C30通訊，處理、傳遞來自各環(huán)節(jié)的信息。

2 PLC工作原理

??? PLC控制系統(tǒng)的控制回路采用先進(jìn)的PLC取代原有的繼電器邏輯控制系統(tǒng)。PLC作為工業(yè)計(jì)算機(jī)，具有獨(dú)特的微處理功能，通過采集外部的信號進(jìn)行邏輯判斷后，傳輸給各個不同的執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)的自動控制功能。其方框圖如圖1所示。

??? PLC控制系統(tǒng)除了具有原電控系統(tǒng)的所有功能外，還具有以下主要功能：

??? (1)后備保護(hù)功能；

??? (2)減速階段的多種曲線自動設(shè)定及執(zhí)行功能；

??? (3)速度、提升次數(shù)、深度直觀顯示功能；

??? (4)聲光故障報警功能。

3 PLC控制提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

??? (1)系統(tǒng)主要控制邏輯由PLC實(shí)現(xiàn)，靈活性強(qiáng)、控制功能多，其可擴(kuò)充性、可變性、工藝指標(biāo)的先進(jìn)性有較大提高。

??? (2)PLC輸入輸出均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護(hù)措施，程序運(yùn)行為循環(huán)掃描工作方式，而且有自診斷機(jī)制，可靠性高。

??? (3)系統(tǒng)組成是模塊化結(jié)構(gòu)，并可顯示故障類型，維護(hù)更換方便。

??? (4)只對原系統(tǒng)中的主要關(guān)鍵控制邏輯加以改造，系統(tǒng)改造成本低，適合用戶的實(shí)際需求。

??? (5)安全保護(hù)有特色，實(shí)現(xiàn)了卡箕斗保護(hù)、減速開關(guān)失效保護(hù)、速度繼電器失效保護(hù)、過速保護(hù)、接近井口限速保護(hù)、過卷開關(guān)與終點(diǎn)開關(guān)失效保護(hù)、反向下墜．保護(hù)，主接觸器、加速接觸器、動力制動接觸故障保護(hù)等保護(hù)措施。安全性更高，運(yùn)行平穩(wěn)、準(zhǔn)確。

??? (6)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化行程控制。用軟件實(shí)現(xiàn)了速度給定的準(zhǔn)S型曲線和調(diào)速系統(tǒng)的速度微分前饋控制，改善了調(diào)速系統(tǒng)的跟隨性；實(shí)現(xiàn)了罐籠運(yùn)行的準(zhǔn)S型曲線，提高了傳動系統(tǒng)的運(yùn)行特性和平層精度。

4 應(yīng)用中要注意的問題

??? (1)由于礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)工作在電磁干擾較嚴(yán)重的環(huán)境中，所以選擇PLC時應(yīng)注意電磁兼容性指標(biāo)，以確保設(shè)備的正常工作。對電源變壓器、CPU和編程器等主要部件也應(yīng)采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能良好的材料加以屏蔽，以防外界干擾。

??? (2)除電磁干擾外，外部輸入信號的故障、PLC機(jī)本身的輸入／輸出接口處的故障等，也會影響控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此在安全、監(jiān)視、制動等系統(tǒng)中應(yīng)采用有高度安全可靠性的冗余結(jié)構(gòu)形式，一旦發(fā)生故障，備用裝置可立即投入運(yùn)行。

??? (3)采用模塊式結(jié)構(gòu)有助于短時修復(fù)故障。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，就能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。

5 結(jié)束語

??? 采用PLC實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)的控制邏輯，既增加控制功能，又提高系統(tǒng)性能。利用PLC綜合測控機(jī)制，解決測速、保護(hù)等問題，實(shí)現(xiàn)與原系統(tǒng)的良好銜接，提高了系統(tǒng)的綜合性能和生產(chǎn)效率，達(dá)到低投入高產(chǎn)出。同時提高了提升機(jī)的自動化程度，減輕了的勞動強(qiáng)度，使企業(yè)自動化和現(xiàn)代化管理水平有很大提升。