PLC控制技术在矿用提升机中的应用研究

摘  要：随着科技越来越发达，机械的更新换代也越来越快。老式矿井提升机的控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器和测速发电机等一系列部件构成的有触点控制系统，这个系统的可靠性对于现在来说已经很差了：控制精度低且故障率高。当今矿井提升机系统已经逐渐被PLC系统所取代，PLC技术的应用大大提高了系统的控制精度和可靠性，降低了故障率。

关键词：PLC;提升机;控制系统

中图分类号：TD633;TP273       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）10-0129-02

Abstract：Technology is more and more developed，and the upgrading of machinery is getting faster and faster. The old-fashioned mine hoist control system is controlled by a series of components such as relay logic circuit，large air contactor and tachogenerator. The reliability of this system is very poor now，and the control accuracy is low and the failure rate is high. Now it has been expected by PLC，which greatly improves the control accuracy and reliability of the system and greatly reduces the failure rate.

Keywords：PLC;hoist;control system

0  引  言

PLC控制系统是Programmable Logic Controller的简写，全称为可编程逻辑控制器，是专门为工业生产设计的一种数字运算操作的電子装置，也就是专门为在工业环境下的应用而设计的，它采用的是可编程的存储器，可以执行顺序控制、定时、计数和运算等操作指令。PLC在现在的应用中具有很强的通用性，使用起来也相当方便，适应范围相当广，相比于老式系统可靠性很高，编程简单。在工业领域中PLC系统的应用是现在的主流。

1  PLC具有的功能

（1）结合矿井活动的操作工艺和要求，PLC的作用主要是实现主令操作控制的软接线网络和其他各个水平操作台之间的信息传递、操作联锁、产生一系列系统命令：启停、设定速度、运行种类、运行方向、故障复位以及闸系统安全保护。

（2）根据运行种类和操作方式产生C3O所需要的速度曲线，实现罐笼运行的准S曲线。

（3）和上位机、C30通讯，处理和传递来自各个环节的信息。

（4）PLC是全数字行程控制，对于罐笼位置以及运行速度进行了全行程控制和监视，让罐笼按所需的位置在准S形速度下运行，实现了半自动加速、减速、准确平层，并且以数字式及直线式动态显示罐笼运行位置。

2  PLC的应用现状

现在，PLC在全球有200多家的生产商，很多种PLC产品，但是都主要集中于美国、欧洲和日本，我国的PLC依然以进口为主。当然，随着PLC技术的成熟和应用领域的逐渐扩大，PLC的功能也在不停地改进，性价比当然也就越来越高。随着工业的发展，需求也会越来越高，所以对于PLC的要求也就越来越高，以后的PLC技术必将向规模化、网络化、模块化、智能化、编程多样化方向发展。但现在PLC技术网络化是目前的主流，计算机在PLC上的应用也是相当广的，计算机可以让PLC变得更加方便，强化了PLC的通信能力。

3  电控系统PLC改造的意义

现如今，我国大部分矿山使用的矿井提升机控制系统主要是交流和直流两种。交流提升机控制系统即为十几年前的TDK系统，直流提升机控制系统主要为G-M电动发电机组和V-M晶闸管整流两种。无论是交流提升机或直流提升机，其主要电控系统由于技术落后、结构庞大、连线复杂、故障率高，维护难度很大，直接影响了矿井提升的安全和效率，也阻碍了矿井提升自动化和管理现代化的步伐，改造后的系统维护工作量比原系统减少了40%，耗电量减少了20%～30%，节能效果显著。

4  矿井提升机的作用

矿井生产离不开矿井提升机，所以矿井提升机是主要的，也是最关键的设备，它由复杂的机械组成，是矿井生产的主要运输工具，也是沟通矿井地下生产和矿井地表生产之间运输的纽带。矿井提升机的特点就是在一定空间距离内用比较高的速度运行，完成提升下放的任务，所以矿井提升机的安全与否直接影响到的是矿井工人的安全和整个矿井的生产任务，设备的损坏或老化都会影响到矿井的安全，严重的还有可能造成人员伤亡。虽然矿井提升机本身有保护措施，但是矿工作业相当复杂，环境也相当恶劣，保护措施有时很难达到预期的效果，所以现在还是会有矿井生产事故的发生，这些事故的发生都会造成相当恶劣的后果，不仅会造成严重的经济损失，同时也会造成重大的人员伤亡事故。随着科学技术的进步，我国对现代的矿井的建设和人身安全的重视都是相当高的，对矿井的安全也提出了更高的要求，所以为了将这些事故发生的可能性降低，我们应用了PLC技术。

我国对于矿井安全问题，颁布了安全规程，其中对矿井提升机的性能有明确的要求。尽管矿井本身有保护措施，但是因为矿井任务的复杂性以及研究的局限性，一个意外就会使矿井提升机超速或者是过卷，这些都可能造成对楔形罐道、罐笼的损害，从而影响正常的矿井生产，更加严重的还可能拉倒井架。为提升系统安全，我们还是要加大对矿井提升机安全运行的重视，因此可编程逻辑控制器（PLC）应运而生，它满足了所有需求，各项指标都达到了实际的要求，控制性强，可靠性高，适合矿井提升机的使用。

5  PLC控制技術的应用

矿井提升机和其他运输设备都是一样的，都是为了运输物体，但是在矿井工作中，我们需要矿井提升机具有更高的可控性，这就需要我们加入控制系统，来控制矿井提升机的运行，对于控制系统而言，必须要保证矿井提升机运行的安全性、准确性、高效性，当提升机运行位置出现了不应该出现的变化时，控制系统应该控制提升机的速度，使其也做到相应的变化。

在实际工作过程中，PLC的主要功能不仅是起到监控作用，而且会将一些操作信号、保护信号还有行程参数的信号结合起来进行逻辑运算处理，然后根据这些参数自动产生提升机的速度运行曲线，在传统矿井提升机运行过程中，技术人员可以利用这些数据对提升机进行适当的调整，但PLC系统不需要技术人员就可以自己进行调整。PLC会自己减少启动和制动中的冲击，提高提升机的控制精度，这就保证了提升机的停车点精度是相当准确的。

提升机的保护系统也是由PLC系统控制的。提升机操作的保护系统主要是为了完成逻辑操作控制和故障安全保护，比如提升机发生故障，就会触发保护系统，保护系统会瞬间给出应答，直接将运行闭锁，从而保证了系统各部分运行状态、运行参数以及操作信号的稳定。PLC技术具有非常高的可靠性，故障保护可以在PLC系统中完美实现，故障保护系统对提升过程进行监视，实现方式主要需要通过PLC构成的电子式装置加井筒开关。

6  PLC技术的优势和劣势

对于过去的矿井提升机而言，电管控系统的改造一直是一个难题，很多矿井生产组织都在尝试用全新的方法来完善这个系统。随着现在PLC性能的不断健全，很多组织都将PLC技术应用于矿井提升机的升级改造中，变成了现在矿井生产过程中运用的最多的技术。PLC的优势很明显，第一是性能平稳、耐干扰性好;第二是功能齐全，这一点可在矿井任务中有所体现;第三就是在开展编程和计算的时候方便直观，没有过于复杂的操作，让整个任务都变得便捷，可操作性强;第四就是适用范围广。在使用PLC技术之后，矿井提升机电管控系统的效能有了质的提升，安全性非常高。

但是在这么多的优点下，PLC技术依然存在一些问题，这些问题也都是在实际操作中出现的，主要体现在以下几方面：第一是由于硬件的数量过多，对软件性能的发挥造成了很多不利的影响;第二是电控装置不能够完全保证它的稳定性，并且容易出现故障;第三是系统中一些管控系统的安全性差，在管控上很容易发生差错，一个差错就会导致很大的运转负担;第四是速度监测的结果有时不够精确，这些错误有可能会被技术人员忽略过去，然后造成严重后果。但是，PLC技术在矿井上的应用总的来说优势要比劣势明显，且其自身也在不断改进。

7  结  论

总的来说，PLC技术是时代前沿技术，它在矿井上的应用不仅提高了矿井提升机的性能，还让矿井的安全性得到了提升。PLC技术的优势和价值显示出了现在的科技水平，虽然PLC技术在实际的矿井作业中还有一些不足的地方，但有了缺陷就会有提升的余地，通过不断的提升和改善，PLC技术在未来一定会发挥出非常重要的应用价值。

参考文献：

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作者简介：陈官远（1966.11-），男，汉族，安徽凤台人，助理工程师，研究方向：矿山提升系统控制及自动化、供配电系统。