PLC技術(shù)在煤礦提升機電控系統(tǒng)中的應用

孫應軍 元迎旭

摘 要：文章介紹了傳統(tǒng)的煤礦提升機控制系統(tǒng)中存在的問題和弊端，采用西門子公司生產(chǎn)的PLC控制器可以有效克服其問題和弊端；給出了PLC控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件控制流程，對硬件模塊和軟件模塊做了詳細介紹；并且深入討論了該控制器的測速原理和計算方法，為PLC控制器在煤礦機械中的應用提供了參考。

關鍵詞：煤礦提升機；模塊；控制指令；模擬量；數(shù)字量

煤礦提升機作為礦山機械中的一員，對礦山的安全高效生產(chǎn)和運營起著非常重要的作用，尤其是提升機的操作保護系統(tǒng)。早期的操作保護系統(tǒng)存在諸多缺點：像可靠性較低、穩(wěn)定性較差、出現(xiàn)故障次數(shù)多和電路相對較復雜等。經(jīng)過專家的研究，在煤礦提升機的保護系統(tǒng)中采用PLC，可以有效地克服上述缺點，還可以實現(xiàn)硬件功能的軟件化，因此得到普遍應用。

1 PLC操作保護系統(tǒng)的硬件配置

PLC是西門子公司的產(chǎn)品，現(xiàn)在在提升機操作保護系統(tǒng)中，應用得到最廣泛的就是西門子公司的產(chǎn)品PLC，由于它的很多方面的性能都明顯的優(yōu)于傳統(tǒng)的操作保護系統(tǒng)。下面是各個硬件模塊的功能介紹：

（1）電源模塊：將220V的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成24V的直流輸出電壓，以供其它模塊使用。

（2）CPU模塊：控制總線上模塊與模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并執(zhí)行用戶輸入的程序。

（3）32路輸入模塊：該輸入模塊一共有3塊，它的作用是將PLC外部的信號轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部的可進行處理的信號。

（4）16路輸出模塊：該輸出模塊一共有2塊，它的作用是將 PLC內(nèi)部可處理的信號轉(zhuǎn)換成能夠控制提升機系統(tǒng)的外部信號，來控制提升機系統(tǒng)進行工作。作用都是計數(shù)，兩塊模塊分別是對主滾動筒上的和導向輪上的編碼器進行計數(shù)。

2 PLC操作保護系統(tǒng)的軟件設計

PLC是西門子公司的產(chǎn)品，它不需要用戶自主進行編程，能夠好好地滿足用戶的需要，下面是它的軟件模塊，軟件模塊的主要作用就是存放程序，它的軟件模塊有下列幾種：

（1）組織模塊（OB）：它的作用是保證接口通道流暢，保證 CPU操作系統(tǒng)和用戶程序之間的通道流暢。對用戶程序的循環(huán)處理工作主要是由OB1模塊來完成的，剩余的OB模塊用來對特定事件做出響應和中斷。

（2）功能模塊（FB）：它是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，它在執(zhí)行時必須帶有即時數(shù)據(jù)模塊，并且每次用戶程序?qū)?FB進行調(diào)用時可提供新的參數(shù)。

（3）功能模塊（FC）：它也是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，但是它在執(zhí)行時不需要帶有即時數(shù)據(jù)模塊，這也是它與 FB 模塊的最大區(qū)別，并且每次用戶程序?qū)C進行調(diào)用時可提供新的參數(shù)。

（4）數(shù)據(jù)模塊（DB）：數(shù)據(jù)模塊用來存放各種不同類型的數(shù)據(jù)，它在PLC存儲器開辟另一個存儲區(qū)。

根據(jù)用戶的要求和本身系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求，用戶程序可以自行選擇軟件模塊的構(gòu)成形式，其中軟件模塊有以下幾種，各個軟件模塊的功能和作用如下。

FC0、FC1兩個軟件模塊的作用是用來進行計數(shù)，主要是用來計算計數(shù)模塊中的脈沖個數(shù)；DB1和DB2兩個軟件模塊的作用是存放FC0、FC1兩個軟件模塊計算出的計數(shù)模塊的脈沖個數(shù)，以此來實現(xiàn)計數(shù)模塊將數(shù)據(jù)和信號流暢而準確的傳送到CPU模塊之中；FC91軟件模塊的作用是用來處理輸入到PLC中的模擬量，模擬量有：電機電壓和電流、電機轉(zhuǎn)速、軸承壓力、提升速度和載荷等；FC93軟件模塊的作用是制動，主要是對電氣施閘類故障進行制動處理；FC114軟件模塊的作用是用來處理 PLC內(nèi)部信號，并產(chǎn)生控制信號，像回路的安全和保障、故障的報警和液壓器件的制動等等；FC5軟件模塊的作用是進行邏輯運算和閉鎖，主要是對輸入到PLC內(nèi)部的信號進行運算并產(chǎn)生控制指令來控制提升系統(tǒng)的各個部分；OB1軟件模塊是用戶程序主要組成部分，用來存放用戶主程序，它也是組織模塊中唯一可以循環(huán)運行的軟件模塊，在FC功能模塊中編制成的可以實現(xiàn)特定功能和作用的程序可以在OB1軟件模塊中進行循環(huán)調(diào)用，采用這樣的程序設計可以使我們的程序設計更加簡單，調(diào)試更加方便；OB35軟件模塊是組織模塊中唯一可以實現(xiàn)定時中斷的組織模塊，采用M/T 法可以計算出提升機的提升速度。

n=（60M1f）（/ZM2）

式中：n為電機的轉(zhuǎn)速；Z是旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)一圈時所輸出的脈沖的個數(shù)；M1為計數(shù)器 M1所記的脈沖個數(shù)；M2為計數(shù)器 M2所記的脈沖個數(shù)；f為脈沖頻率（高頻時鐘脈沖）。

3 結(jié)束語

煤礦提升機作為礦山設備中的重要一員， 近些年來煤礦提升機操作保護系統(tǒng)主要是由PLC組成，而且具有以下優(yōu)點。

用同一臺PLC就可以控制不同的機器進行工作，用戶只需改變軟件模塊中的程序就能滿足用同一臺PLC進行控制不同機器的要求，大大節(jié)省了人力和物力，所以，它具有較好的通用性和經(jīng)濟性。

PLC具有較強的邏輯運算能力和數(shù)字運算能力；所以它的功能還是比較強大的，此外，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)自我診斷功能，當出現(xiàn)錯誤時，它會自行檢出錯誤和故障，并作出相應的行為。由于PLC的開關動作主要是通過半導體電路來完成的，它的技術(shù)中還采用了微電子技術(shù)；因此，它的可靠性很高。PLC中采取了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾措施，能適應惡劣的工作環(huán)境；所以，它的抗干擾能力比較強。

參考文獻

[1]董秋杰.PLC可編程序控制器作為測試設備的研究應用[J].科學創(chuàng)新導報，2008，（6）：16-23.

[2]張文.PLC技術(shù)在煤礦提升機變頻控制系統(tǒng)中的實踐應用[J].煤炭技術(shù)，2012，（10）：3-4.

（作者單位：潞安集團余吾煤業(yè)有限責任公司）