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

张晓军

（平煤股份四矿河南省平顶山市467000）

摘要：作为煤矿生产过程中必不可少的一个设备，矿井提升机发挥着非常重要的作用，传统的调速电控系统具有性能差、可靠性低等不足，基于此，本文设计了新的系统，主要是基于PLC与变频器来进行设计，旨在进一步改善自动化水平，提高系统的可靠性，改善其性能。

关键词：变频控制;矿井提升机;PLC

1总体设计

具体来说，利用PLC将矿井提升机的继电器控制回路代替，然后利用变频器实现对速度的调控。基本上包括PLC、变频器等各个部分。具体涉及自动、手动与检修等操作方式。利用司机操作台，能够进行不同的操作方式。在自动化模式的时候，无须人工操作，当结束井口和井底的装载以后，就会把相应的信号发出，然后提升机将启动。先是初步加速，接着开始加速，到达同步状态后，速度逐渐下降。根据设定来完成减速，直至停车，从而完成装载和卸载任务。在手动模式时，信号通过井口发出，平台收到后通过手动控制开车，完成装、卸载任务。各种状态都分别对应着相关仪表和铃声，并且具备报警系统，PLC上配备单个的信号，能够对各接点进行显示。这样就可以非常便捷地操作与检修提升机。各外部线路均存在专门的PLC输入、输出模块。操作者通过每一个线路的指示灯能够分析传输的信号。

2硬件设计

2.1变频控制系统

作为其中关键的调速装置，变频器具备一系列的优势，例如，效率相对较高，节能，调速性能好等。此处我们应用VS－61665型变频器。其主要支持V/f控制与矢量控制两种方式。其矢量控制主要通过传感器电流与自动功能来完成，因此调速范围明显改善，转矩同样容易得到高值。

2.2PLC控制系统

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。

2.3闸控电路

机械闸主要包括角移式与盘形阀，通过液压来进行控制。一般情况下，控制机械闸涉及安全阀和工作阀。就前者而言，能够相对迅速地处理故障，静止状态下提升机不能松阀，就后者而言，利用手动或自动方式对开、停车进行管理。

就安全制动来说，主要涉及恒减速、一级、二级制动三种。当容器在矿井中，与停车距离较远的时候，要是出现故障则接着会紧急制动。这个时候需要用到第三种制动。即分两次施加制动力矩。收到相关指令以后，容器必须继续往前滑动一定路程以后才能够停车。这种方式的速率非常小，不会对设备造成损害。另外，当容器处在矿井中，与停车距离相对较小时，要是出现故障则需要用到第二种制动方式。即通过1次施加制动力矩，速度相对较高，能够迅速停车。而对于恒减速制动来说，即在发生故障部位与减速点两者间距相对较远的时候选择的方式。通过这种方法来进行制动，能够按照提前设置的速度来实现，这种方式不会产生严重的危害。

2.4电动机转向判别电路

这个部分主要负责对提升机的旋转方向进行判定，在这里，我们选择EGC－CWZ5C型轴脉编码器。具体而言，它的输出的脉冲为1024/rad。

由于A、B两相的旋转方向不一样，所以波形则发生一定的超前和滞后(1/4)T±(1/8)T波形。具体内容我们通过图1a、d来进行描述。

由轴向观察电机的转向:右、左旋转的时候，相应的方向信号分别为0和1，出现轴脉冲信号，通过轴脉冲编码器输出的脉冲存在相位差(具体来说，其处于45°～135°区间之中)。对于时钟脉冲端与D触发器的D端来说，两者都能够收到脉冲的输出信号。当右旋的时候，后者将提高A相的相位，而B相却变成了低电平，所以方向信号是0;当左旋的时候，B相就变成了高电平，因此方向信号是1。输出波形具体我们通过图1b与1e进行描述。

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2PLC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，妥善处理了保护、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。

参考文献:

［1］徐玉龙．PLC在矿井提升机变频调速控制系统中的应用［J］．水力采煤与管道运输，2012，04:32－36．

［2］裴志强．基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计［J］．自动化应用，2014，05:49－50+60．