摘要：当前，我国超过70%的煤矿企业采用的是传统提升机，这里以TKD-A系列提升机电控系统为代表，其是由大型空气接触器、测速发电机、继电器逻辑电路等组合而成的有触点控制系统，虽然在发展多年之后形成了自己的特色，但还是存在着诸多显而易见的不足之处。由于电路过于复杂使得电气、各电气接点以及系统中间继电器等连线很多，因电气故障导致的停车事故不在少数。如今，伴随计算机、电子、集成电路技术以及现代控制理论的飞速发展与完善，将PLC技术与变频器相结合应用于煤矿提升机系统的实践之中，并在一定程度上取得了良好成功运行经验，较好地弥补了传统电控的缺陷。相信PLC技术应用于煤矿提升机会成为以后提升机控制系统发展的主流研究方向。
关键词：PLC技术；煤矿；提升机；应用；分析
1导言
目前，我国部分煤矿用提升机的电控系统还主要是采用继电器控制系统来实现的，而继电器控制系统存在着可靠性差、工作效率低、维护量大等缺点，而且在实际的煤矿应用过程中，还存在较多的故障点，造成煤矿提升机运行不稳定等现象。而采用PLC进行控制的煤矿提升机的应用，可以大大的提高煤矿用提升机的安全性、可靠性，减少故障点以及故障排除时间，从而可以有效的避免煤矿重大事故的发生。
2煤矿提升机简述
作为煤矿重要运输设备，提升机动力源为电机，其集机械和电气为一体，以机械设备带动钢丝绳牵引容器，或者是带动其他起吊工具，然后在井筒中通过两点运动来完成运输任务的装置，包括运输人员、煤矸石、设备还有物料等，是矿井和地面联系的桥梁。煤矿提升机安全运行对下放人员的安全、煤矿生产进度、设备安全等都影响极大，所以，在使用的同时一定要注意提升机的安全性、经济性和稳定性的统一。
3煤矿提升机PLC控制系统功能分析
采用PLC进行煤矿提升机的控制，具有体积小、可靠性高、速度快以及强抗干扰等优势，同时还具备了较高的灵活性与可扩展性。如需要改变运行方式只需进行程序改变，非常方便，这是继电器控制系统所无法比拟的。PLC控制技术目前已经成为工业自动化中的主力军，代表了先进的电控技术水平，根据煤矿提升机控制系统的实际要求，所选用的PLC控制系统应具备如下具体功能：一是根据具体的运行种类以及操作方式等，产生所需的速度曲线，从而实现罐笼运行的准S曲线。二是对罐笼位置及速度等进行全数字控制与监测，使罐笼按照预定位置在准S形速度下运行，从而实现罐笼的半自动加速减速等，且以数字式或者直线式显示罐笼的运行位置。三是对整个提升机系统进行实时的监控，并根据实际的故障类型做出相应的处理，发出故障警报，指示出故障发生的类型、位置等有效信息。四是和上位机及C30等进行信息交流，同时对来自各个环节的信息进行处理与传输。煤矿提升机PLC控制系统的控制回路采用了先进的PLC技术取代了原来的继电器技术，PLC作为现在主流的工业用计算机，具备了较强的微处理能力，通过对外部信息的采集、逻辑计算后传输给各个执行元件，从而实现对煤矿提升机的自动控制。
4煤矿提升机发展历程
我国的提升机大多都是采用绕线式异步电机拖动，主要原理就是把可调节的电阻接入到电机转子回路当中，通过改变旋转磁场和电机转子完成调速。该设备优点就是简单，缺点是低速没力、耐用性不好、不能精确调速、电机功耗大。国内煤矿生产情况对提升机要求更高，其任务也多，启停频繁，控制系统由主令开关和继电器组合，该方法简单适用，缺点是人工操作易错，导致误判事故发生，由于系统没有联锁保护功能，容易导致操作失误，信号不能复现，当有事故发生，对其原因调查形成一定影响。国外煤企早在20世纪70年代就在煤矿中引入PLC可编程控制器，加之现在计算机发展日新月异，到了80年代初，煤企日常管理引入了计算机监控系统，这令国外煤企自动化程度有了质的提高。同时，在煤矿提升机中应用变频器，大大降低了其能耗。
5基于PLC技术的煤矿提升机控制系统
5.1总体设计方案
基于PLC技术的煤矿提升机电控系统控制电路框架结构主要由高压主电路（动力制动电源、电动机、高压换向器以及启动柜组成）、主控PLC电路、提升速度检测、提升形成检测和显示电路、提升信号电路部分构成，而高压主电路目前仍然采用的是传统的继电器控制电路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工作过程：信号电路传送并发出由井底或者井口发出的命令信号，开车条件具备。司机先将制动手柄推向前使其离开紧闸位置，系统进入松闸状态。司机推动主令控制器的操作手柄至反向（或正向）极端位置，主控PLC经过程序控制高压转向器最先得电，从而使得主电动机定子绕组获得高压信号，主电动机便开始接入全部转子电阻启动，接着，依次切除八段电阻，达到自动加速特性，最后运转至自然机械状态上。交流提升机工作时，旋转编码器随着主电动机转动时输出两列A/B相脉冲，相对应地与PLC的高速计数器HSC0的A/B脉冲输入端口对接，然后由主控PLC依据A/B脉冲的相位关系，进行自主确定HSCO的加、减计数方式。而提升行程便可直接依据HSC0所得的计数值计算并显示出来。而提升机的提升速度，只需要由主控PLC加计数由旋转编码器所输出的A相脉冲，结合HSC1在相同的时间内的计算值，便可计算得出。
5.2硬件设计
5.2.1提升机主回路的设计
提升机获得电源靠主回路的传送。提升机的主回路保护着主电动机的失压和过流，控制与调节电机系统的转向与转速。其构成部分有动力制动电源装置，提升机电动机，电压开关柜、高压转向器的常开触头、动力制动接触器的常开触头、加速接触器的常开触头、操作台上的电流电压表、电动机转子电阻以及提升机等。而对于主拖动电机由于当前尽管有价格较低，结构简单，维修护理方便的鼠笼式异步电动机，但其满足不了提升机的调速与启动要求，因而目前主拖动电动机均使用的是绕线式异步电动机。
5.2.2制动回路部分的设计
晶闸管动力电源装置由主回路与触发回路两部分组成。文中采用KZG型三相可控硅动力制动系统。此系统属于单闭环动力制动方式，对速度和脚踏控制采用的均是哪个信号大就允许哪个信号通过，如在单闭环控制状态下，司机可用脚踏方式进行制动，而为脚踏状态时，提升机一旦超速，闭环系统便发挥制动监督作用。而在采用绕线式异步电动机拖动时，主要制动系统采用的是可控硅动力制动（属于电气制动）和可调闸制动（属于机械制动）两种系统。当提升机运行速度为0~5%时，仅电气制动启动，而速度为5~10%时，电气制动一直维持在最大功率状态下，与此同时，机械制动发挥作用，增大制动力矩，而速度大于10%时，过速继电器GSJ1开始对安全回路作用，而电气制动闸住提升机的滚筒。
6 PLC控制系统
6.1主控PLC控制电路设计
当前PLC在煤矿提升机控制中的应用着重在处理开关量的部件上，而涉及到提升机的自动调节与制动系统的模拟等安全运行方面依然采用的是传统技术，沿用的普通零件模式，如此一来，工作中易出现零点漂移，元件易损耗、维修不便以及稳定性不强的缺点，深入研究PLC煤矿提升机的控制系统也显得迫切。
6.2 PLC控制软件主程序流程
一是HSC0和HSC1通过初始化程序进行写控制字、定义模式、清零、写出设定值，设置定时中断以及连接中断并开始启动计数操作。二是动力制动电源、制动油泵、四通阀电磁铁等控制煤矿提升机运行时需要的一些辅助设备。三是控制油过热信号等作用于显示控制交流提升机工作所需的工作状态信息。四是在调绳过程中调绳闭锁回路起安全保护作用。五是交流提升机启动与减速均有提升信号回路做好准备。
7结论
将PLC技术引入煤矿提升系统中，多年来已经在我国很多煤矿企业获得成功。在实际的应用过程中，考虑到提升机工作环境的特殊性要以稳定性与可靠性为主，采用PLC技术代替传统的继电器系统，不但可以大大加强系统的控制性能，而且也可以极大的提高系统的安全可靠性，提高煤矿企业的生产效率。
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论文作者:龙新平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/25
标签：煤矿论文; 提升机论文; 控制系统论文; 技术论文; 回路论文; 继电器论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;