当前位置：文档之家 › 双 PL C 在矿井提升机变频改造中的应用

双 PL C 在矿井提升机变频改造中的应用

  • 格式：docx
  • 大小：992.48 KB
  • 文档页数：15

下载文档原格式

  / 15

合集下载

浅谈PLC变频技术在矿井提升绞车中的应用及维护

浅谈PLC变频技术在矿井提升绞车中的应用及维护
ｎБайду номын сангаас —
—
效 率 ，需 进 行 变 频 改 造 。 ３ ３ 以提 高 电网质量和 节 能为 目标 ． 这种 情 况综合 了上 面两 种 改造 的优 点，是 应用 中的 一个 重要发 展方 向 。
在 实 际的应用 过程 中却 出现 了许 多问题 ，这 些 问题主要 集 中在 绞车 电机 的发 电状态产 生 的能量 的处 理上 。对于第 一种 情况 ，采 用普 通变频 器加 能耗制 动 单 元可 比较方 便的 实现 ，这是 以多耗 电能 为代价 的 ，这 主要是 因为发 电能量 不 能 回馈 电 网造成 的。在 未采用 变频器 时 ， 电动机 处 于电动状 态 ，电动机从 电网吸收 电能 （ 电表正转 ） 电动机 处于 发 电状 态 时，电动机释 放能量 （ ： 电表反 转 ）， 电能直 接 回馈 网 ，并 没有 在 本地 设 备 上耗 费 掉 综合 表 现 为绞 车 的供 电系统 的 功率 因数 较 低 ，对 电网质 量 影 响较 大 。但 是 在使 用普 通变 频 器 时，情 况发 生 了变 化 。普通 变 频器 的输 入 是二 极 管整 流 ，能量 不可 反 方 向流 动 。上 述 这 部分 电能 没有 流 回 电 网 的通 路 ，必 须用 电阻 来就 地 消耗 ， 这 就 是必 须 使用 能耗 制 动单 元 的原 因 。对于 第 二种 情况 和 第三 种情 况 ，必 须 妥 善 的处理 电动机 发 电状 态 产生 的 电 能，必 须将 其反 馈 到 电网 ，否则 造 成 变频 运 行 时反 而耗 能 。为 了解 决这 个 问题 ，有 必要 对普 通 变频 器进 行 改 造 ，在 结构 上 引入双 Ｐ Ｍ结构 的变 频器 ，保 证 发 电状态 产 生的 电能 回馈 电 ｗ 网 ： 控制 方 法引 入 自适应 控 制 以适应 绞 车多 变 的工作 环境 。 在 ４ Ｐ Ｃ的基本 维 护 Ｌ ４ １ 除尘 问题 ． 设 备在 使 用过 程 中会 吸 附上 很 多 的灰尘 ，这 些灰 尘如 不及 时 清 除，轻 则会造 成不 固定 且不 明原 因的故 障，重 则会 引起短路 ，所 以设备 的灰尘 必须 及 时清 除 。在加 强设备 除尘 时，采 用吸尘 器 除尘，不 用风机 或氧 气吹灰 ， 由 于 深蓝 电控大 多数 继 电器 采用 非密封 式继 电器 ，在除尘 时会将 灰尘 吹入继 电 器 触点 上，因电控 的控制 电压 较低 ， 点点微 小的灰 尘都会 影 响其导 电性能 ， 一 产 生一 些无 规律 且不 固定 的故 障难 以处 理 ，采用 吸尘 器除尘 会将 灰尘 吸走 ， 这样 就不 会造 成故 障 隐患 。

PLC控制技术在矿井提升机变频调速系统应用

PLC控制技术在矿井提升机变频调速系统应用

PLC控制技术在矿井提升机变频调速系统应用摘要：在社会快速发展的带动下，科学技术的发展取得了巨大的成绩，从而有效的推动了PLC技术水平的显著提升。

就以往的矿井提升机的使用情况来说，一般都是借助继电器-接触器来完成控制，并且会借助电动机转子回路中的串接与电阻进行融合来完成系统的控制。

这类控制系统在实践运用中的稳定性相对较差，并且实际操作较为复杂，经常会出现故障的情况。

在电气化控制技术稳步发展的形势下，人们对于安全生产提出了更高的要求。

将PLC控制技术在矿井提升机变频调速系统中加以良好的运用，在提升整个系统的运行效果方面具有重要的作用。

关键词：矿井提升机；变频控制；PLC；应用引言：矿井提升机在采矿生产中的作用是非常重要的，以往斜井提升积极通常都是选择运用的交流接触器一晶闸管控制电阻投切的交流绕线式电动机调速系统，因为在实践中交流接触器操作十分的频繁，所以接触头经常会出现氧化的情况，极易导致设备故障问题的发生。

并且利用浆液启动大部分矿区的进线变压器容量相对较小，输出电压相对较低，所以就会导致工频时不能保证正常开机。

利用串电阻的调速系统其最为突出的特征就是有极调速，控制能力相对较差，并且极易导致提升机在降速和爬行的过程中停机位置出现误差的情况，转子外电路中所安设的电阻会形成较大的功耗，节能性能较差，中高速运行过程中会产生较大的振动，安全性较差。

通过上述分析我们发现，以往老旧模式的矿井提升机在速度调控、节能以及运行安全性方面都存在诸多的问题。

为了切实从根本上对传统提升机的实际问题加以解决，这篇文章主要针对PLG控制技术在矿井提升机变频调速系统中的实践运用展开全面细致的分析研究，希望能够对我国矿井生产领域的发展有所帮助。

1系统控制原理电能可以借助浆液变压器将矿山配电网的10kV电压等级调整为适合提升机运行的380V电压，随后借助变频器和电动机来进行连接，变频器可以将380V/50Hz的工频电源转变为适合的电压，之后借助变频器与电动机相连接，变频器与直流能量存储单元进行串联，直流能量存储单元与电动机形成一个整体，能量存储单元主要涉及到降压斩波器与蓄电池组，在电动机实际运行的过程中，将获取的能量借助降压斩波器和蓄电池组来将能量统一进行存储，不会涉及到电子消耗，存储直流电能可以为系统的运行提供需要的直流电，尤其是在电动机进行快速制动的时候，可以将这些直流电输送到电动机轴上，借助直流制动功能，可以实现良好的节能作用。

试析PLC控制在矿井提升机变频调速系统应用

试析PLC控制在矿井提升机变频调速系统应用
PLC－FP2型(日本生产)。其控制单元有CPU与I / O。其中，前者能够实现普通功能，也能够完成PID处理功能。而对于后者来说，其在每一个板上的位置非常灵活，同时还能够在编程工具上分配I / O。
PLC的功能包括以下几方面:第一，实现主令操作，对总体系统进行控制，传输各种类型的指令到调节系统。第二，全程智能化控制罐笼，确保其准确平层。第三，实现罐笼运行速度的准S形曲线。第四，监控提升机的工作状态，及时诊断故障，并做出相应的保护。
2.5位置检测电路
这一个部分主要是为了对提升机所处位置进行确定。就轴脉冲编码器而言，其输出行程是1cm / rad的脉冲，共1024个。通过正、反向转动发出的脉冲总数目来求解所处位置。
图1位置检测硬件电路图
由74HC74D触发器输出的方向信号Q，Q珚与
A珚相、B珔相与非后送入高速输入口。当右旋的时候，则会有Q = 0，Q珚= 1，轴脉冲信号是1，处于恒定状态，但是ZMCA信号与B珔相位处于反向状态，B珔的增加将造成信号的输入发生中断，从而使得ＲAM单元提高1。当左旋的时候，Q = 1，Q珚= 0，轴脉冲信号是1，处于恒定状态，ZNCB与A珚相位两者反向移动，A珚的增加将造成高速输入发生中断问题，从而使得ＲAM单元提高1。图1c、f为我们展示了ZMCA与ZNCB波形。在这里，我们假定右旋指代提升机下放，这样计数值大于零;假定左旋用来指代上升，这样计数值则小于零，这样下来，利用两组数值的代数和则能够求解获得其所处的具体位置。
3PLC控制程序
具体流程我们通过下图2来进行描述。在这里，该程序主要功能是实现方式选择、自检、保护与控制调速系统等诸多方面。
图2 PLC控制流程图
4结束语
综上所述，本文在提升机之中引入PLC变频控制系统，既使得控制功能有所增加，又改善了性能，妥善处理了ห้องสมุดไป่ตู้护、测速等诸多问题，并且还能够和过去的系统实现非常紧密的衔接，使得系统的生产效率与综合性能明显改善，从而为煤矿提升机顺利工作创造了有利条件。

浅析PLC-高压变频器在煤矿提升机上的应用

浅析PLC-高压变频器在煤矿提升机上的应用
４方 案实施 原有 的 Ｐ Ｌ Ｃ硬 件系统 不动 ， 只对提 升机 的调速 系统 进行改 造 。 拆 除原 有 的提升机 调速 系统 的设备 ， 保 留高压 开关 柜 、 低 压 电源柜 ， 升级 Ｐ Ｌ Ｃ控制 柜 、 操作 台及 监 控 系统 ， 新安 装一 套全 数 字 高压 变频 调 速 系 统 。调 速 系 统 选 用 北 京 合 康 亿 盛 变 频 科 技 股 份 有 限公 司 生 产 的 Ｈ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｔ系列 ６ ｋ Ｖ ／ １ ２ ５ ０ ｋ Ｗ 高压 变频 器 。 可 编程控 制器 Ｐ Ｌ Ｃ和高压变 频器 相结合 应用 于提 升机控 制系 统 中 ， 能 够使 矿井 提 升机 的控制 性能 和 自动化 水平 、 安全陛、 可靠性 都达 到 了新 的高度 ， 克服 了原 矿井 提升 机控 制系 统存在 的可 靠性差 、 故 障率 高 、 电能 浪 费大 以及安 全保 护 、 闭 锁、 监 测 系统不完 善等 缺点 ， 大大提 高 了矿 井 的安全程 度和 经济效 率 。 ５ Ｐ Ｌ Ｃ 一 高压 变频 提升机 电控 系统 的特 胜 （ １ ） 采 用 具有 活跃 前 端能 量 回馈特 性 的 四象 限变频 器 ， 具 有 优 良 的软、 硬 件保 护 功能 和控 制 功能 ， 实 现 了高转 矩 、 高精 度 、 宽调 速 范 围 的变 频驱 动方案 。（ ２ ） 具有 接近 于 １ 的功率 因数 和大 于 ９ ５ ％的能 量转 换效 率 ， 电流 谐波 成分 少 ， 无 须功 率补 偿器 和谐 波抑 制设 备 。（ ３ ） 具有 类似 或优 于直流 电动机 的机 械特 性 。运 行速 度 曲线成 ｓ 形， 加减 速平
西 马煤 矿副 井绞 车在上 世 纪 １ ９ ８ ５ 年８ 月安 装 ，绞车 型号 ： Ｊ Ｋ Ｍ 一 ２ ． ８ ／ ４ （ １ １ ） ， 洛 阳矿 山机械 厂生产 。 电机 型号 Ｙ Ｒ ６ ３ ０ — １ ２ ／ １ ４ ３ ０ ， 哈 尔滨 电 机厂 生产 。 在２ ０ ０ ４ 年 电控 系统进 行 了技 术改进 ， 电控设 备采 用 了天津 民益公 司生 产 的 Ｔ Ｋ Ｍ — Ｄ ２ 一 Ｐ Ｃ ２电控系统 ， 采用 了 Ｐ Ｌ Ｃ — Ｓ Ｃ Ｒ编码启 动 电控 系统取 代 了原来 的继 电器一 接触器 电控 系统 ； 用Ｋ Ｄ Ｇ可 控硅低 频 装置 代 替 了原 来 的 Ｋ ｚ Ｃ动 力制 动 系统 。电控 系 统采 用 Ｓ Ｉ Ｅ ＭＥ Ｎ Ｓ的 Ｓ ７ — ３ ０ ０ 型Ｐ Ｌ Ｃ作 为控 制主 元件 ， Ｓ ７ — ２ ０ ０ 型Ｐ Ｌ Ｃ作 为后 备保 护 ，实现 了双线 保护 。转子切 换采 用 了 Ｓ Ｌ Ｒ编码 控制技 术 ， 用无 触点 的可 控硅 交流 开关切 换转 子 电阻 ， 将启动 级数 增加至 ２ ０ 级。 １ － ２ 目前 系统缺 点 西 马煤矿 副井 提升机 电控 ２ ０ ０ ４ 年 的技术 改进 ，使 提升 机 的安 全 性 能有 了进 一步 的提高 ， 但经过 八年 多运行 还存在 着缺 点 。 （ １ ） 改造 后 ， 仍 然是采 用交 流 电动机转 子 回路 串 电阻调速 ， 尽管 采 用了Ｓ Ｃ Ｒ ２ ０ 级 编 码调 速 ， 还存 在着 开 环有级 调速 ， 电机 加 速度 难 以准 确 控制 ， 调速 精度差 ， 电机 启动 电流及 切换 电流 冲击 大 ， 设 备运 行不 平 稳， 存在 着 电气及 机械 冲击 。（ ２ ） 转 子 回路 串接 金属 电 阻 ， 在负 力提 升 和低速 时浪 费 电能严 重 。（ ３ ） 维 修 量大 ， 不 方便 ， 由于操作 时交 流接 触 器 频繁 动作 ， 易造成 触点及 线 圈的烧坏 ， 转子更 换碳 刷频 繁口 。（ ４ ） 在 减 速 点换 速时 ， 交 流 电控存在 失控 区 ， 换 速 时 电机 出现 震动 ， 在副 井提 升 特 别是 负力 提升尤 为 明显 。

PLC与变频器在矿井提升机控制系统改造中的应用

PLC与变频器在矿井提升机控制系统改造中的应用

统 故 障率 高 、 可靠 性 差 、控 制 精 度低 而 且 硬 件接 线 复 杂 、故 障 点难 找，并 且 由于 安装使 用年 限过 久， 电器及 线路 老化 也 比较严 重， 继 故障 处理 时间也 较 其它 提升 机更 为费 时， 严重 制约矿 井提 升 系统 发挥 其提 升能 力， 影响煤 矿 的生
产效 率的提高 。
统进 行管 理， 实现 提出相 应 的指 令， 而 改变 控制 系 统 的工 作状 态 。Ｐ Ｃ外 部接 线 如 图 ２所示 。 从 Ｌ ３ ２ 变频 控制 系统
本文 针对 该系 统 的不足 ， 可编 程序 控 制器 、变频 器 控制 技术 、触 摸屏 将 技术 应用 于矿 井提 升机控 制 系统 中， 使得 提升机 的整体特 性得 到较 大提 高， 投 入运 行 后 效果 良好，运行 稳 定 。 ２矿 井提 升机 电气 控 翩系 统的 改造 要求 提升机 电控系 统 由主控 系统 、调速 系统 、上 位机 监控 系 统等 组成 ， 升 提 机 电控 系 统 构成 如 图 １所示 。
应用技术
●Ｉ
Ｐ Ｃ与变频 器在矿 井提 升机控制 系统 改造 中的应 用 Ｌ
季学斌
（ 南神火 集 团薛湖 煤矿 河 河南 永城 ４６０） ７ ６ ０
［ 摘 要］ 针对 煤矿 老式 矿井 提升 机 原控制 系 统存 在 的问题 ， 本文 介绍 了Ｐ Ｃ Ｌ 、变 频器 及触 摸 屏 的特 点， 并对 提升 机 电气控 制 系统 的硬 件和 软件进 行 总体优 化设 计 。经 实际 实用 ， 改造 后 的 系统 有效 克 服 了提 升机 存 在 的缺 陷 ， 制 精度 高 ， 速 性能 好 控 调 ［ 键词 ］ 编程 控制 器 触摸 屏 变 频器 提升 机 关 可 中图分 类号 ：Ｎ ７ Ｔ ７ 文献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：１０ — １Ｘ ２ １）５ ０ １一 ｌ １０ ９ ９４ （０ ０ １— ３９ Ｏ

浅谈PLC控制器在矿井提升机上的应用

浅谈PLC控制器在矿井提升机上的应用
１ Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系统在提 升 机控 制 系统 的应 用 重要 性
一
测 出各 电机故障现象井 慢慢地送到上位机（ Ｐ Ｌ ｃ控制系统） 显示 ， 大大 为三菱 Ｆ Ｘ系列 ， 具体型号为 Ｆ Ｘ ２ Ｎ 一 ３ ２ ＭＲ 、 Ｆ Ｘ ２ Ｎ ６ ４ ＭＲ， 并且为 了满 减少了传统继电器接触式控制系统的一些 中间环节 ， 大大了提高控制 足矿井提升机对模拟量的监控要求还配有 Ｐ Ｌ Ｃ的输入 、输 出量转换 系统的稳定性。 ４ Ａ ／ Ｄ 、 ４ Ｄ ／ Ａ， 下面具体介绍一下三菱 Ｆ Ｘ系列 Ｐ Ｌ Ｃ的特 。 三菱 Ｆ Ｘ系 ２ Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系统 变频调 速 的应 用 列是由电源、 Ｃ Ｐ Ｕ 、存储器和输入输出器件组成的单元型可编程控制 交流电动机变频调速控制技术大体经历了以下几个发展阶段： 器 。Ａ Ｃ电源、 Ｄ Ｃ输入型的内装 Ｄ Ｃ ２ ４ ｖ电源可作为传感器 的辅助电 第—个阶段为电压 ／ 频率（ ｕ １ ｆ ） 恒定控制， 这种控制方法在低频时 定子电压较低 ， 定子漏抗压降所 占的份量不能忽略 ， 因此需要人为地 把 电压抬高一些 ， 用以补偿定子压降 ， 负载不同时需要补偿的定子压 降值也不一样 ， 在控制软件中备有不 同斜率的补偿特 陛， 以便用户选 源。基本单元采用易于维修的装卸端子台。标准型内装 ８ Ｋ步有备用 电池的 Ｒ Ａ Ｍ存储器 。另外 ， 若采用可选 的存储卡盒 ， 最大可扩展到 １ ６ Ｋ 。 关于存储器的类型 ， 可以选用 Ｒ Ａ Ｍ、 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ和 Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ。 Ｆ Ｘ Ｚ Ｎ 内含计 时 功能 ，可 以进 行 时 间控 制 。Ｐ ｃ使 用 Ａ ７ Ｐ Ｈ Ｐ ／ Ａ ７ ＨＧ Ｐ 、 ６ Ｇ Ｐ Ｐ ／ Ａ ６ Ｐ Ｈ Ｐ 相对应的编程软件， 可以在 Ｒ Ｕ Ｎ时改变程序。 通过设 择。第二个阶段是矢量变换控制 ， 它的方法是模拟直流电动机的控制 Ａ 特点来进行交流电动机的控制 ，通过电机统一理论和坐标变换理论 ， 定参数可 以确保编程存储器内元件的注释区域。 此外还有具有利用可 把交流 电动机定子 电流分解成磁场定向坐标的磁场电流分量和与之 输 入 汉字的外围设备给程序加汉字注释的显示功能。 为防— Ｌ 匕 Ｊ ｆ 程序 相垂直的坐标转矩电流分量 ， 把 固定的坐标系变换为旋转坐标系解祸 被写入或盗用 ， 可以对程 殳 定３ 级保护。具有丰富的输入输 后， 交流量的控制变为直流量的控制 ， 于是等同于直流电动机。 第三个 出扩展设备 ： 继电器输出、 三段双 向可控硅开关元件输出、 晶体管输 阶段为直接转矩控制 ， 也叫直接 自控 ， 它避开了矢量控制 中的两次坐 出； 丰富的特殊扩展设备 ： 模拟输入输出设备 、 温度传感器输入 、 热 电 标变使转矩响应时间控制在—拍以内， 目 ． 无超调， 控制性能更好。 换及 偶输人设备 、 １ 轴定位设备 、 双轴（ 内插 ） 定位设备 、 脉冲输出设备 、 高 求矢量模与相角的复杂计算工作， 直接在定子坐标系上计算电动机的 速计数器 、并联连接 、 Ｎ Ｅ Ｌ Ｓ ｃ Ｌ Ｎ Ｅ Ｔ ／ ＭＩ Ｎ — ｓ ３ 连接设备、 Ｒ ｓ ４ ８ ５ 通信设 转矩与磁通。 备、 Ｒ ｓ ２ ３ ２ 通信设备、 Ｉ Ｄ机器连接设备、 模拟量模块等。由此可见 Ｐ Ｌ Ｃ ３ Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系统 硬 件的应 用 变频控制在生产 中的重要性越来越重要， 它大大减少了提升机的应用 提升机控制系统的硬件 由模拟技术转向数字技术 ，全数字变频 效率。 技术应用于提升机控制。减速段速度调节采用低频发电制动方式， 将 ５ 结论

基于PLC与触摸屏的矿井提升机变频调速改造

基于PLC与触摸屏的矿井提升机变频调速改造摘要：本文介绍基于PLC与触摸屏的矿井提升机变频调速改造，提出一种变频技术应用于矿井提升机的改造方案。

首先，对矿井提升机中的结构、组成及传动系统进行概述，本文详细介绍了变频调速技术的安装及使用方法。

然后，本文采用PLC和触摸屏作为智能的改造手段，将其搭配变频调速技术，研制出一套完整的自动化控制系统。

最后，该系统在实际应用中表现出良好的运行性能，实现了提升机的效率、节能、精度、可靠性及安全性的改善。

关键词：PLC触摸屏；矿井提升机；变频调速；自动化控制正文：1. 引言矿井提升机是矿山最重要的设备之一，对矿山的生产效率至关重要。

传统的矿井提升机大多使用机械传动的方式来调速，但存在精度低、能耗高和可靠性差等问题。

因此，引入变频调速技术是有必要的，但如何将其结合PLC和触摸屏进行改造却是一件复杂的事情，所以研究基于PLC与触摸屏的矿井提升机变频调速技术改造十分重要。

2. 改造基础矿井提升机的主要结构及组成包括电机、减速箱、无级调速装置、油液分离器、液压站、钢管架等部件。

传动系统主要由减速机、无级调速装置及液压部件组成。

由于液压分离器的作用，有利于实现混流和混油双用的效果。

3. 变频调速装置的安装使用提升机变频调速改造的实施，首先是在矿井提升机上安装变频调速装置。

变频调速装置是由变频器、电机联轴器、风扇散热器、按钮及控制器等组成。

变频器一般采用国际品牌产品，具有稳定可靠的效果。

它可以实现电机转速可调、转子电流控制等功能。

变频器与电机连接后，再接入按钮及控制器，以操作和控制变频器的运行。

4. PLC和触摸屏的使用PLC是工业控制领域的重要节点，它能够实时处理大量的计算数据，是工业系统的重要部分。

由于PLC的易于编程、控制简单、可靠性高等特点，将其与变频器连接可以实现完全自动化控制。

触摸屏可以提供更加直观的操作界面，可以根据用户不同的需求快速调整参数，使得系统参数的调整更加简便快捷。

PLC变频控制技术在矿井提升机中的应用

到直流母 线 ， 系统立即控制交流输入 电 流的相位 与 电源相 位 相反 ． 能量回馈至电网。
其 系统 可靠 性差 ， 速精 度低 ， 调 无法 实现 保护 及控制 的双 线制 ， 而且 硬件接 线 繁杂 ， 障率高 。用 可编 程序控 制器 故
（Ｌ ） Ｐ Ｃ 取代传统 的继 电器逻 辑控制 回路 ， 使原 系统 中大量
（． １江西工业工程职业技术学院， 江西萍乡 ３７５ ； 丰城矿务局建新矿， ３０５２ ． 江西丰城 ３１３ ） ３１ ９
摘 要： 本文介 绍了可编程序控制器 Ｐ Ｃ变频控制 的功能 、 Ｌ 特点 和作 用 ， 点阐述 了 Ｐ Ｃ的强 大逻辑 、 制功能及 结合 变 重 Ｌ 控
频原理在矿井提升机控制 系统 中的应用 。 关键词 ：Ｌ Ｐ Ｃ变频控制 ； 提升机 ； 控制 系统 中图分 类号 ：Ｍ ２ ． １ Ｔ ９ １５ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ ６ ５ ２ ２ｏ ）４— ０ ０—０ １ｏ —２ ７ （ｏ ６ ０ ０ ５ ２
的时间继 电器 、 中间继 电 器 和计数 器 等 硬件 由软件 来 实 现， 用变频技术淘汰原系统配备繁 多的电 阻器 来实现 回馈
制动 ， 使制动 更平 稳 、 作 更简 单 ， 大 大减 小 体积 的同 操 在
时， 更提高 了系统 的控 制精 度 和安全 可靠性 ， 低 了故 障 降
率。
２ Ｐ Ｃ 变频控 制 功 能及 作 用 Ｌ
可编程控制器 （ Ｌ ） 一 种数 字运 算操 作 的 电子 系 ＰＣ是 统， 它采用可编程 序 的存贮 器 ， 用来在 其 内部存 贮执行 逻
图 １ Ｐ Ｃ 系统 框 图 Ｌ
辑运算 、 序控制 、 顺 定时 、 计数 和算术 运算 等操作 的指令 ，

浅谈PLC在矿井提升机电控系统中的应用


实现 了过 去 电子 线 路 无 法 完成 的 各 项 功 能 ， 具有体积 小， 功能大、 故障率低 ， 可 靠 性 高 等优 点 ， 更方便扩展 ， 极 大提 高控 制 系统 的稳
定性 ， 确 保 提 升 机 安 全 可 靠 运行 ， 是 工 业 企 业 自动 化 最 为理 想 控 制 装 置 。
一
些 继 电 器 接 触 器 触 点 按 是 外 部 的 一 些 电 磁 阀 、 电铃 、 指示灯等执行元件 ， 按 照 设 计 要 求 根 据 被 控 制 对 象 发 出 的开 关 信 息 或 操 作 命 令 ， 控 制 电路 就按 规定 动作 要 求 判 断 该 做 什 么 动作 ， 然后驱动执行器 ， 继 电一 接触 器 控 制 都 是 按 照 设 计 图用 固定 方 式 连 接 线 路 ， 其 更 改 线 路 比较 麻烦 ， 不灵活 ， 而一 种 利 用 Ｐ Ｌ Ｃ可 编程 序 控 制 器 ， 不 仅 可 以
关键词 ： Ｐ Ｌ Ｃ矿 井提 升 机 ； 控 制； 应 用
中 图分 类号 ： Ｔ Ｄ５ ３ ４ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — ５ １ ６ ８ （ ２ ０１ ３ ） １ ７ — ０ ０ ７ ４ — ０ １
１ 前 言
从 存 储 器 中逐 条 读 取 用 户 程 序 ， 经命令解释 后 ， 按 指 令 规 定 的
去 常见 故 障 ， 初次接触 Ｐ Ｌ Ｃ觉 得 难 以掌 握 ， 出现 故 障 无 从 下 手 ， 后 来经过深入学 习 ， 不 断实 践 总 结 ， 逐 步 掌 握 其 工 作 原 理 及 组
成， 提 高 自身业 务 知 识 与 技 能 。 Ｐ Ｌ Ｃ在 矿 井 提 升 机 电控 系 统 中 实 现 软 件 安 全 保 护 ，安 全 可靠 ，是 一 般 继 电器 一 接 触 控 制 系 统 无 法 相 比 ，它 既具 有继 电 器一 接触 系统 原有 特 点 ， 又表现 Ｐ Ｌ Ｃ本 身 具 有 独 特 优 点 ： １ ） Ｐ Ｌ Ｃ

PLC技术在煤矿提升机系统中的应用


在提 升机控 制过程 中，采 用 Ｐ Ｌ Ｃ控 制方 式在控制流程和控制方式上较原有的控制系统 都更 为简便 和快捷 。 由于 Ｐ ＬＣ采用 顺序 流程 控制 ，完全符合工作过程 ，相对于 以微处理器
矿 井 建设 中 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 器 的重 要作 用，具有一定的推 广意义。
直接作为控制核心的系统来讲， 具有算法简单 ， 无需编程语言 ，直接就可 以进行系统的命令输 入 。对于传统的手工控制方式 ，则在 自动化控
采用 数字运 算的装置，应用于工业现场控制领 号 自动判断运行方 向，完成加速 、减速 、制动 保 障 。 等命令 ，完全 自动化 的控制方式 ，并能实现实 域 。能够在 内部执 行逻辑运算、定时计数控制
和顺序 控制等，并通过各种数字或者模拟接 口
时监控和诊 断处理 ；手动工作模式是在 司机 的 参考文献
自动化处理 ，在控制 、闭锁 、保护 、转换等方 面完全摒除 了人为操作，具有稳定性好 、精确 度高 、故障率低等优 点。并且在采用 了计算机
１ Ｐ Ｌ Ｃ 技术的发展情况
可编程 逻辑 控制 器 （ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ Ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ，Ｐ Ｌ Ｃ）是 以微处理器 为控制核心，
制、流程处理等方面具有较好的优势，能极大 降低工作人员操作频率 ，减小劳动强度和故障
的发 生 。
【 关 键 词 】Ｐ Ｌ Ｃ提 升 机 自动控 制 闭锁
回路、控制回路、调绳回路 、报警回路等模块
来 完 成 提 升 机 的 各 项 操 作 。 测 速 回 路 用 来 检 测
控制运行速度，并为 Ｐ Ｌ Ｃ控制提供控制信号 。 煤 矿提 升机 在运 行过程 中需要 安全稳 定 的信 号控制 系统，在当前的一些矿井设备中采 控制回路用来控制系统加速、减速等。调绳回 路是在系统故障发生时， 通过控制正反转 回路 、
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

双线 PL C 在矿井提升机变频使用中的推广应用白良才(华能扎赉诺尔煤业公司灵露煤矿机电科，021410)摘要：针对于煤矿提升机变频改造的实践，重点介绍“双线控制”的设计理念，分析系统实现同步控制，双重保护工作原理，进一步阐述改善控制系统的调速性能，提高系统的安全性和可靠性的技术措施。

关键词：变频技术、PLC、调速、安全1、引言：目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，普遍采用交流绕线式电机转子串电阻的调速方式，这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，回路接点数量较多，设备故障率较高，安全性较差；在调速过程中，转子外电路所串的电阻产生相当大的能量损耗；该调速系统属于开环有级调速，调速的平滑性差，调速和换挡过程中电流冲击大，低速时机械特性较软，静差率较大，对设备产生较大的冲击，且影响提升系统的运行质量。

随着变频技术及 PL C 技术的迅速发展使得矿井交流提升机变频改造及控制系统改造成为现实。

2013 年 ,对扎煤公司灵露矿副井斜井提升机的控制系统进行了先进技术安装 ,采用双 PL C 实现“双线控制" . 经过几年来的运行和测试 ,运行效果良好.2“双线制" PL C 控制理念所谓双线制是指控制系统采用 2 套 PL C 作为系统的控制核心，一套作为主控系统，另一套作为监控系统，每套PLC系统都有独立的位置检测，元件(轴编码器) . 正常工作时 ,2 套系统同时投入运行，对运行参数和运行状态进行同步实时监控，对一、二类故障实行双重保护。

为了确保 2 套 PL C 系统能同步工作，在主 PL C内对 2 套 PL C 系统的位置信号和速度信号进行实时比较，一旦偏差过大，就会立即报警。

3“双线制" PL C 控制系统的组成此套电控系统主要由低压电源柜、计算机控制柜、操作台、上位监控系统、全数字变流驱动系统、检测元件等组成。

电气操作系统采用西门子公司原装系列的可编程控制器S7-300作为操作控制的主控单元，安全保护采用软、硬件两路安全回路实现双重保护。

传动系统采用ABB的ACS800-17，型号：-870+L502，出厂编号：3100700340。

上位监控计算机采用主要有工业计算机配备通讯软件构成，可对提升机全程各重要参数进行监控。

4、电控系统调试：电控系统调试工作主要对提升机操作系统程序的逻辑控制调整，配套主令、闸手柄的给定及配套回路接口板的调整，配套设备传动系统的参数及传动情能调整，对提升机电控系统安全保护的调整和试验，配套设备的信号联接，最终达到提升电机电控系统的正常正反转运行、相关信号的显示与安全保护可靠的实现。

4.1、可调闸的调整：（见图纸36及45页）操作台左手的闸手把，KA28.3继电器动作，手闸角机带电110VAC,时手把的输出端将随着手把的前推线性输出0-45V的交流电压，该电压接到KTPJ板P1\P2端子，调整RT1使之输出0-8VDC到PLC模拟量端口，PLC模拟量输出端口输出0-8VDC电压到KPTJ板的P21\P22端子，调整RT9使之输出0-6.7VDC电压，该电压通过液压站转换开关直接加在液压站上的比例阀上，操作台上的可调闸电流表为380MA ，电流曲线线性与电压保持一致，最终对应油压5.0_MPa。

4.2、速度给定的调整：(见图纸46页)操作台右手的主令手把，由220_V电源模块VC46转换成的9V直流电源供电，将9V分别接在速度手把的供电电源输入端。

手把输出端直接接到PLC输入模块上，在提升机运行时，模拟量输出模块会输出相应的电压（0 -7.8 V）加在传动装置的速度给定口上，该电压值对应最大的提升速度0 -3.0_m/s, 在爬行状态下为0.5m/s（给定为_1.0V，约为额定速度的_12.5%）提物的最大速度为：3m/s(给定为6_V，约为额定速度的75%) 提人的最大速度为：3_m/s(给定为6_V，约为额定速度的75%) 检修的最大速度为：1_m/s(给定为2_V，约为额定速度的25%) 下长材最大速度为：1_m/s(给定为2_V，约为额定速度的25%) 4.3、传动测速反馈的调整（见图纸48页）当提升机达到额定速度3.8m/s时，测速机反馈电压值204VDC，接到KTPJ板的P7\P8，调节RT5，使P17a\P18a输出0-8VDC到模拟量模块。

后附见图纸36页、45页、46页、48页4.4、传动装置的调整4.5、故障开车速度给定的调整：把操作台上的SA2.5_转到故障开车位置，接通故障提升开车回路，速度手柄通过可调电阻RP46.1降压后直接输出到传动装置给定接口,当故障运行时，使之电压最大为2_VDC，对应速度最大约为1_m/s。

4.6、井筒开关位置：井口机械开关过卷开关过卷位置设定： 16m4.7、程序中软件位置开关点的设定：井口值为0.00，井底值为-938_。

井口过卷位置设定：深度数字值为_10_井口第二过卷位置设定：深度数字值为_20__井底过卷位置设定：深度数字值为_-948井口第二过卷位置设定：深度数字值为_-958二级制动井口解除位置设定：深度数字值为_-20二级制动井底解除位置设定：深度数字值为__-918井口减速点设定：提物设定数字值_-60_，提人设定数字值_-60_井底减速点设定：提物设定数字值_-878，提人设定数字值_-878井口2限速点设定：深度数字值为__-10井底2限速点设定：深度数字值为_-928i、软件安全回路的设定：4.9、在PLC中，设定了以下的安全保护：1、高压进线故障保护2、传动故障保护3、操作台急停故障保护4、信号急停故障保护5、松绳保护6、错向故障保护7、制动油压高故障保护8、编码器等速过速故障保护9、传动等速过速故障保护10、测速机等速过速故障保护11、综合上过卷保护12、综合下过卷保护13、主从编码位置监视保护14、主从编码速度监视保护15、测速机与传动速度比较保护16、测速机与编码器速度比较保护17、溜车保护18、堵转保护19、定点保护20、包络线超速保护21、使能断线保护22、工作闸故障保护23、从编码器过卷保护24、从编码器过速保护4.10、硬件安全回路设定：在硬件安全回路中，设定以下内容：1、主PLC故障连锁2、超速保护3、传动系统故障连锁4、从PLC故障连锁5、制动油压高故障连锁6、操作台急停连锁7、信号急停连锁8、牌坊开关上过卷连锁9、牌坊开关下过卷连锁10、松绳保护连锁11、井口过卷开关连锁12、手柄零位连锁4.11、轻故障的设定1、润滑站油温高2、润滑站油压高3、润滑站油压低4、润滑站压差5、液压站压差6、闸瓦磨损7、弹簧疲劳8、断轴保护9、温度巡检仪报警（主电机超温）5 同步控制和监控控制系统中，实际速度来自 PL C1 和 PL C2 的基本单元中高速计数器输入 X0 、X1 端子，分别接收轴编码器( P G1 和 P G2 ) 的脉冲信号进行快速计数。

并选择高速计数器 C251 储存计数脉冲[ 5 ]，设D为滚筒直径；P为滚筒转一圈时编码器实际输出的脉冲数，由S = C251 ×πD/P 可计算出脉冲数所对应的行程值。

用 D126 、D127 来存储此数值.根据一定时间内测得的行程差值S 与该段时间T 之比即可算出编码器所产生的速度信号，用 D162存储。

提升机运行时，PL C 自动产生以行程为自变量的速度给定V ( S )和以时间为自变量的速度给定V( t ) 信号。

在等速段运行时只有 V ( S ) 给定，在减速段时由 V ( S ) 和 V ( t ) 双重给定.当两者不一致时,取两者的最小值.系统运行过程中 ,就可以达到同步的目的.6 采用冗余技术实现安全保护6.1安全回路冗余根据JB8516-1997《安全回路设计应为双线冗余制》的规定，系统采用双PLC加硬安全回路继电器真正实现“双线制”冗余控制和安全保护。

对安全回路、恒速超速、减速超速、过卷等重大故障均采用软硬件冗余设计和多重保护。

6.2双线冗余制例如1：过卷保护，可以通过过卷开关、提升机行程位置来检测。

例如2：过速保护，可以通过轴编码器、检测变频频率、提升机行程位置三种方式来检测。

例如3：变频速度给定可以通过模拟量输入通道和多段速度选择端子及PLC与变频器通讯三种方式控制变频器的速度。

7 结束语通过对提升机使用先进的技术安装，提高了系统的控制精度，丰富了控制功能，改善了工作性能使操作更加方便，运行更加平稳，显示更加直观，保护更加完善，是一套既节能又环保的控制系统。

经过5年多的运行实践，运行参数和数据正常，运行状态良好，该双线PLC变频控制系统必将在矿井交流提升机改造或安装中得到推广和应用。

参考文献：〖1〗郁汉棋，郭健。

可编程控制器原理及应用〖M〗。

北京：中国电力出版社，2004.〖2〗邱公伟，可编程控制器网络通讯及应用〖M〗。

北京：清华大学出版社，2001.〖3〗任致程，电动机变频器实用手册〖M〗。

北京：中国电力出版社，2004.〖4〗宋伯生， PLC编程实用指南〖M〗。

北京：机械工业出版社，2007.〖5〗煤矿电工学（第三分册）。

北京：煤炭工业出版社。

1980. 〖6〗曹辉，霍罡.可编程序控制器过程控制技术〖M〗。

北京：机械工业出版社，2006〖7〗于庆广，可编程序控制器原理及系统设计〖M〗。

北京：清华大学出版社，2004.〖8〗叶予光，梁南丁。

矿井交流系统中PLC电控系统的应用与研究〖J〗。

煤矿机械，2004（9）：128-129〖9〗张崇巍，张兴。

PWM 整流器及控制〖M〗。

北京：机械工业出版社，2004〖10〗李方园. 变频器自动化工程实践[ M ] . 北京: 电子工业出版社,2007〖11〗韩安荣．通用变频器及其应用．第二版．北京：机械工业出版社，2001.〖12〗周定颐．电机及电力拖。

北京：机械工业出版社，2 0 0 5〖13〗徐惠勇.交流提升机可编程电控系统运行中的几个问题[ J ].煤矿自动化, 2000 ( 5) : 43～45.〖14〗郭月英. 采用PLC 控制方式的矿井提升机电控系统[J ] . 科技情报开发与经济,2005 ,15 (16) .作者简介：白良才（1965＿），男，满族，内蒙古，专科，机电工程师，主要从事煤矿机电设备与机电技术管理工作。