探究煤矿绞车电控系统的PLC变频改造设计

丁大圣

（开滦集团钱家营矿业分公司机电科，河北唐山　063301）

探究煤矿绞车电控系统的PLC变频改造设计

丁大圣

（开滦集团钱家营矿业分公司机电科，河北唐山063301）

进入新时期以来，我国经济发展较快，对于能源的需求较大，而煤矿绞车则在煤矿开采之中的占据着较大的比重，在煤矿开采之中，运输绞车发挥着十分重要的作用。绞车同时也是矿山开采之中能耗大户，在建设资源节约型以及环境友好型社会的背景之下，对煤矿绞车电控系统进行变频改造设计，对于推进其发展具有十分重要的意义。

煤矿绞车PLC设计

新时期以来，在建设资源节约型以及环境友好型社会的背景之下，煤矿开采要获得长远的发展，需要不断降低能耗，走可持续发展的道路。因此传统落后使用绕线点击转子串接电阻的电控系统不能满足的当前发展的需要。要求对绞车的PLC变频系统进行改造设计，符合当前的发展情况。

1　PLC电控系统的组成

煤矿绞车电控系统之中，组成其PLC电控系统单元的有：外部设备编程器、电源模块、中央处理器、存储器、扩展接II以及外部设备接口之中的输入/输出接口。通过电源总线、地址总线、数据总线同每一个控制总线之间将各个单元进行连接。在其外部则需要配置同之相应的控制对象以及装置，通常来说，PLC电控系统可以分成组合式以及固定式两种，固定式包括的主要内容有：I/O板、内存块、CPU板以及电源等等。组合式的包括的主要的内容有内存、CPU模块、电源模块以及I/O模块。固定式从其组成的角度讲具有一定的不可拆卸的功能，组合式则可以根据具体情况，依照与之相应的规则而进行组合，具有较高的扩展性，因此，在实际之中具有十分广泛的应用。从我国的煤矿绞车的总体情况来讲，其主要使用的是660V、50Hz的电源，而电压的波动范围一般在±10%，而其允许频率波动的范围一般在±2.5%，通过其具体的运行，可以将其输出功率设定为200kw，同时保证其具有0～50Hz的输出频率，这样就可以保证绞车在工作之时的高效和稳定。

除此之外，系统应该给实际工作之中其不同的运行环境设置相关的保护功能，这样可以有效解决设备存在的欠压、过流以及过压等问题。为了保证低频运转的绞车符合额定转矩之中的规定，要求设置自动转矩的提升功能。电气控制之中建议使用双PLC全数字控制系统，可以确保同硬件电路之间的冗余，实现绞车提升控制以及数字监控系统，如果当PLC出现故障之时则就可以完成临时应急提升。在这之中为了避免出现过速装置、减速功能保护、过卷装置以及限速装置，需要设置成为彼此独立的双线形式。在该系统之中其声光信号同控制回路之间有着闭锁功能，其标准为30天，可以有效保留信号出现的次数以及时间记录等等。

2　煤矿绞车电控系统PLC变频改造设计

2.1硬件设计

（1）变频器容量计算；对煤矿绞车电控系统进行改造的之时，首先需要做的是做好交流绕线式电击串电阻调速系统，其系统参数主要为：绞车使用的是JK-2.5×2/30型单绳缠绕矿井提升机。通常来说其卷筒的宽度为2m，直径为2.5m。其减速机是XL-30，速比为30，输入转速保持在980r/min。电流为419A，电机功率为355kw，电压为660v。在改造之时，为了降低成本，使用了较久的绕线电机，因为其电机比较旧，那么绞车的负载较为恒定，选择变频器容量的系数为1.2，那么变频器容量的最小值则是426kw。（2）PLC控制部分电路设计；在矿井绞车电控系统之中PLC控制部分是核心，主要是通过操作台、逻辑控制器、旋转编码以及继电电路等等组成。如此可以对绞车的工作状态进行监控，对绞车可以依照其预定的速度图以及力图，在运行方式的指导之下，对变频器进行“S”形速度曲线的改造，控制绞车的启动、减速、停车以及爬行，确保绞车可以安全稳定运行。

2.2电控系统的运行过程绞车的启动

绞车的启动是电控系统之中最为重要的组成部分，可以满足开车方向、开车信号、使能信号以及速度给定信号等等条件。也正是因为这些条件要求的存在，促使电控系统的控制原理在运行过程之中从初始化到开始，需要将绞车的正转、反转、运行，做好重要的部位的设置工作以及相关的计算。比如说上下同步点的脉冲数，油压零位。当系统处于逻辑操作以及集中控制之时，需要对安全回路的工作状态进行分析。一旦其软件安全回路出现问题的话，系统就可以使用安全闸而将液压站的电源断开。如果开机之时存在问题，那么就无法正常工作。如果为轻故障的话，那么工作闸不能发出开车信号和使能信号，设备处于一种不能开机的情况之中。如果安全回路良好的情况之下，应该检查是否收到开车信号以及开车方向。而在硬件安全回路都比较正常的情况之下，开工作闸信号通常主要有两种情况，首先半自动方式之下选择提升/下放或者是选择上/下。其次，在检修以及手动的情况之下，工作闸手把非零位。

3　PLC的应用对绞车运行状态的改善效果

从前文的论述之中，可以看出在煤矿绞车电控系统改造的具体效果，PLC变频技术的突出优势有：（1）此系统可以降低绞车的在运行过程的成本，不断提升运输循环之中调速运行的时间在总体时间之中的比重，同时也会大大降低设备运行的能源成本。也会减少电流的冲击进而保证设备运行的状态，保证设备维修以及时间成本。（2）其绞车的负载会根据电机的转速而出现较大的变化，所以，变频技术在负载控制上可以做到精确无误，保证负载量同设备输出之间相符合。绞车电气可以大幅度提升精确度。与此同时，对设备进行加速以及停启控制，有效缓解设备机械部件同电气元件之间的冲击，不断提升煤矿运输系统的安全可靠性。

4　结语

我国煤矿工业技术在新时期下出现较快的发展，在这之中PLC变频控制技术也是构成煤矿工业发展之中最为重要的部分。同时PLC变频技术的优势在煤矿绞车的电气控制得到充分的发挥。而在实际之中要求把变频系统的主要性能同煤矿生产之中有机结合，组合PLC模块，不断促进煤矿开采质量的提高以及速度的提升。

［1］于德杰，王曙晨，梁新初.资源整合煤矿提升机的变频改造［J］.中州煤炭，2009（06）：52-54+57.

［2］李滇滇，柳翠霞，桓希传，等.调车绞车电控系统升级改造［J］.煤炭工程，2011（S1）：100-101.

［3］孔伟.绞车电气PLC变频技术［J］.科技传播，2013（17）：198+143.

丁大圣（1978—），男，河北唐山人，本科，毕业于黑龙江科技学院，电气工程师；现研究方向：矿井提升、液压站电控、绞车电控、大型电机保养。