PLC電控系統(tǒng)在沛城煤礦副井的應(yīng)用

【摘 要】礦井提升機(jī)承擔(dān)礦物提升及人員上下，是煤礦的咽喉所在。目前我國礦井提升機(jī)的電控系統(tǒng)多數(shù)采用傳統(tǒng)的TKD電氣控制，傳統(tǒng)電控系統(tǒng)連線復(fù)雜，精度不高，可靠性差，故障率高。而PLC電控系統(tǒng)具有安全性高，穩(wěn)定性好，控制精度高，維護(hù)方便，此系統(tǒng)在沛城煤礦投入使用以來取得較好的安全效果。

【關(guān)鍵詞】電控改造；PLC控制；安全可靠

0 概述

在我國目前正在運(yùn)行的提升機(jī)當(dāng)中，TKD提升機(jī)約占了其中的90%。老式的TKD提升機(jī)都是采用繼電器、接觸器、磁放大器構(gòu)成的繼電器式控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，查找故障困難，日常調(diào)整和維護(hù)困難，保護(hù)較少，保護(hù)精度差。隨著工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，新的控制技術(shù)用于老式的TKD提升機(jī)改造。

沛城煤礦副井絞車為立井單繩纏繞式罐籠提升，滾筒直徑3.5米，繩速9.5米/秒，自1980年投產(chǎn)以來使用至今。絞車電控采用傳統(tǒng)的TKD-A電氣控制。傳統(tǒng)電控采用大量的繼電器和接觸器，系統(tǒng)連線復(fù)雜龐大，可靠性差，控制精度不好，故障率高，維護(hù)量大。特別由于磁放大器調(diào)整精度不高在絞車發(fā)生事故時(shí)反應(yīng)不靈敏，很容易造成惡性事故。隨著科技發(fā)展，PLC電控系統(tǒng)正逐漸取代傳統(tǒng)的TKD電控，PLC電控具有安全性高，穩(wěn)定性好，控制精確，線路簡單。自2006年我礦副井絞車投入PLC電控以來，杜絕了各類提升事故的發(fā)生，取得了較好的安全經(jīng)濟(jì)效果。

TKD提升機(jī)PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 PLC電控優(yōu)點(diǎn)

1.1 高壓真空換向柜、低噪聲、高可靠性

目前的高壓換向器也在向真空化方向發(fā)展，高壓真空接觸器代替原來的空氣滅弧的高壓接觸器，體積小，占地面積小，可靠性高，基本不需要日常維護(hù)，工作時(shí)噪聲也很小。

1.2 可控硅加速柜無觸點(diǎn)、無噪聲、長壽命

本系統(tǒng)可選用可控硅代替原來的交流接觸器完成轉(zhuǎn)子電阻的投切?？煽毓杞M投切電阻無噪聲，由于無觸點(diǎn)，作為電阻投切的可控硅組的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交流接觸器。系統(tǒng)的可靠性大大提高，維護(hù)工作量因此大大減少。

1.3 功能及適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便

PLC有有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，梯形圖語言形象直觀易學(xué)易懂，PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，用戶能靈活方面的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)，并且接線方便，具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，并且可以通過修改用戶程序，方便快速的適應(yīng)工藝條件的變化，PLC還可以通過通信聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分散控制集中管理。

1.4 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，使用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器，僅剩下與輸入輸出有關(guān)的少量硬件原件，接線可減少到十分之一到百分之一。由觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少，PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠可靠的用于具有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。

1.5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試，及維護(hù)工作量少

PLC用軟件功能，是安裝接線工作量大大減少，對于復(fù)雜的工作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間，比設(shè)計(jì)相同功能的繼電氣系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可以觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序可以解決，調(diào)試時(shí)間較少、較方便，并且可以通過PLC發(fā)光二極管或編程器提供的信息，查明故障原因，迅速排除故障。

1.6 全數(shù)字動(dòng)力制動(dòng)柜更高性能，更高可靠性

利用動(dòng)力制動(dòng)進(jìn)行重物下放和制動(dòng)比原來的利用機(jī)械閘制動(dòng)更安全。本系統(tǒng)選用SIEMENS公司的直流調(diào)速裝置作為動(dòng)力制動(dòng)電源。該裝置為全數(shù)字控制、全橋結(jié)構(gòu)。全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)就是調(diào)試和維護(hù)非常方便，參數(shù)設(shè)定和故障查詢都可以在裝置自帶的操作面板上完成。SIEMENS的全數(shù)字控制系統(tǒng)擁有更好的性能，更高的集成度，更高的可靠性。全橋結(jié)構(gòu)使動(dòng)力制動(dòng)電源提供了更平滑的電流，紋波更小。

1.7 利用PLC替代原有的繼電器控制回路，提高系統(tǒng)可靠性

新的TKD控制系統(tǒng)以PLC為核心控制器，和原來的繼電器系統(tǒng)在可靠性、易用性等方面有無法比擬的優(yōu)越性。

本礦使用的TKD-PCS2型PLC控制系統(tǒng)選用SIEMENS公司的S7-300 PLC為主控PLC，該P(yáng)LC不僅具有通常PLC具有的開關(guān)量輸入輸出控制功能，而且集成了高速計(jì)數(shù)通道，模擬量輸入輸出通道，集成了Profi-Bus通訊接口，便于和監(jiān)控PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該P(yáng)LC主要完成以下幾項(xiàng)功能：

？誗TKD提升機(jī)的開車邏輯控制，如ZC、FC、DZC、加速等

？誗液壓站、潤滑站等輔機(jī)控制

？誗完成行程及速度計(jì)算

？誗完成和行程速度相關(guān)的保護(hù)

？誗與觸摸屏和監(jiān)控PLC的數(shù)據(jù)交換

1.8 精確的數(shù)字化自動(dòng)調(diào)速功能

本系統(tǒng)通過主控PLC與監(jiān)控PLC的兩個(gè)編碼器，采集的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算比較，輸出信號(hào)至液壓調(diào)控系統(tǒng)，根據(jù)輸出的信號(hào)數(shù)據(jù)不同，液壓系統(tǒng)輸出相應(yīng)的壓力，自動(dòng)調(diào)控盤形閘的工作，進(jìn)而調(diào)整絞車速度，并使之處于動(dòng)態(tài)調(diào)整之中，確保運(yùn)行速度在設(shè)定范圍之內(nèi)。相對于原電控中的磁放大器的功能精確度具有無法比擬的優(yōu)越性。

1.9 監(jiān)控PLC完成部分控制功能，同時(shí)在安全保護(hù)方面和主控PLC構(gòu)成冗余

本礦使用的TKD-PCS2型控制系統(tǒng)在司機(jī)臺(tái)內(nèi)置了SIEMENS S7-200 PLC，該P(yáng)LC負(fù)責(zé)采集司機(jī)的控制指令及在司（下轉(zhuǎn)第26頁）（上接第24頁）機(jī)臺(tái)輸出顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)該P(yáng)LC自己獨(dú)立完成行程及速度計(jì)算，獨(dú)立完成另外一套保護(hù)。與主控PLC構(gòu)成保護(hù)上的冗余。

1.10 Profi-bus DP通訊網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)高速傳輸

采用SIEMENS公司提供的Profi-bus DP通訊技術(shù)，保證主控PLC和監(jiān)控PLC之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。最高通訊速率可達(dá)12Mb/s。由司機(jī)臺(tái)內(nèi)的監(jiān)控PLC采集司機(jī)的控制指令，再通過Profi-bus DP網(wǎng)絡(luò)傳給主控PLC，主控PLC處理后需要在司機(jī)臺(tái)顯示的狀態(tài)量及指示值通過Profi-bus DP傳給監(jiān)控PLC，由監(jiān)控PLC輸出在司機(jī)臺(tái)顯示，這樣可以大大減少柜間控制電纜的數(shù)量。大量的信息都通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，提高系統(tǒng)的可靠性，減少了系統(tǒng)維護(hù)工作量。

1.11 保護(hù)更全

本系統(tǒng)不僅具有通常的輔機(jī)及外設(shè)的監(jiān)視及保護(hù)，還通過PLC軟件完成行程及速度保護(hù)，主要保護(hù)有：等速過速、減速過速、錯(cuò)向、2米過速（定點(diǎn)限速）、過卷、無指令動(dòng)車、行程跳變監(jiān)視。

2 結(jié)語

我礦自2006年副井電控改造以來杜絕了各類事故的發(fā)生，確保我礦的安全生產(chǎn)。由于運(yùn)行故障率低，大大增加了有效提升時(shí)間，提高了礦井的提升能力，帶來較好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[責(zé)任編輯：丁艷]