对矿井提升机自动化控制系统的探讨

　　摘要:本文分析了PIC在矿井提升机自动控制系统中的应用，及与传统的继电器控制系统的比较进行了论述。

　　关键词:PLC,矿井提升机,控制系统

　　0 引言

　　由于矿井提升机的电力传动特性复杂，电动机频繁正反向，经常处于过负荷运转和电动、制动不断地转换的状态中。将PLC 运用到矿井提升机中不仅能够体现了PLC的基本功能，还能代替复杂的继电器控制，而且以丰富的程序指令实现了原电子线路中不易完成的功能。在大大减小体积的同时，提高了系统的控制精度和可靠性，保证了矿井提升机的安全运行。

　　1. PLC 与传统的继电器控制系统比较

　　传统的绞车大多都是用继电器组成控制系统的。PLC 与传统的继电器控制系统相比有如下优点:

　　(1) 传统的继电器控制只能进行开关量的控制，而PLC 既可进行开关量控制，也可进行模拟量控制，还能与计算机连成网络，实现分级控制。

　　(2) 继电器控制线路是由许多硬件继电器组成的，而PLC 则是由许多“软继电器”组成。传统的继电器控制系统本来有很强的抗干扰能力，但其用了大量的机械触点，因物理性能疲劳、尘埃的隔离性及电弧的影响，系统的可靠性大大降低。而PLC 采用无机械触点的逻辑运算微电子技术，复杂的控制由PLC 内部运算器完成，故其使用寿命长，可靠性高。继电器的触点数量少，一般只有4 ～ 8 对，而“软继电器”可供编程的触点数有无限对。

　　(3) 编程简单、直观。可编程控制器是面向用户，面向市场，采用的是面向控制过程的梯形图语言。梯形图与继电器控制线路图十分相似，主要原因是PLC梯形图在绘制上基本上沿用了继电器控制的电路元件符号和术语。

　　(4) 适应性好。继电器控制系统是通过元件之间的硬件接线来实现的，控制功能就固定在线路中。而PLC 控制功能则是通过软件编程来实现的。当控制要求需要发生改变时，只需修改程序即可，控制非常灵活。由于可编程控制器产品已经标准化、系列化、模块化，因此能方便的灵活的进行系统配置，组成规模不同、功能不同的控制系统，适应能力强，既可以实现现场控制，又可以远距离控制。

　　(5) 功能完善，接口功能强。目前的可编程控制器具有模拟量和数字量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高，接口功能极大的方便了用户，可以将可编程控制器与各种不同的设备顺利连接，输出接口在大多数情况下也可以直接与各种传统的继电器、接触器及电磁阀等连接。

　　(6) 在继电器控制线路中，当电源接通时线路中各继电器都处于受制约状态。在PLC 中，各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中，每个“软继电器”受制约接通的时间是很短暂的。

　　2. PLC 在提升绞车中的应用

　　PLC 绞车的操作系统以PLC为控制核心对整个系统实施控制。外围的输入信号(如操作台的按钮输入等) 直接送入PLC的输入模块或通过继电器转换后送入PLC的输入模块; PLC 的中央处理器(CPU)在接收到这些信号后，会根据系统的情况及操作指令给出开关信号的继电器输出或模拟量信号的输出，这些不同的输出信号再分别控制不同的设备。

　　(1) 安全回路闭合是提升机运行的必备条件，只有当安全回路中所有触点都正常闭合后，方允许开车。PLC安全回路有两条，一条是硬件安全回路，另一条是软件安全回路。任何一处安全回路检测到故障，提升机均实现安全制动。发生故障时，电控具有对故障种类记忆功能，排除故障后，用复位按钮复位。

　　(2) 绞车的各种安全保护在PLC中均能体现出来。例如，过卷保护是指绞车超过正常停车位置0.5m时断开安全回路，提升机实现安全制动。PLC 绞车的过卷开关在深度指示器上有两个，在PLC程序中有两个，实现双重保护。当提升机进入到减速阶段时，减速开关或软件开关发出信号给PLC，由传动装置控制提升机自动减速，同时通过减速信号灯及减速铃以声光两种方式提醒操作司机减速。当提升机到达2m/s 限速位置时，通过限速开关发出信号给PLC，由PLC 监测提升机运行速度是否超过2m/s，若超现调制方式的改变。光接收机负责将光信号转换为电信号，并实现调制方式的改变。光纤则负责将光信号充发射机一端送到接收机一端，由此构成一路单向光纤通信系统。实际通信时，光路是成对出现的，形成双向光纤通信系统。通常1根光缆由多根光纤组成，每根光纤称为一芯。每个光纤端接设备都同时具有光发射机和光接收机的功能。光纤端接设备与光缆之间通过光跳接线相连。

　　3. 光纤通信在铁矿企业中的应用

　　3.1 光纤的选择

　　铁矿企业根据信息点的分散程度及通信距离远近，距离近且分散的可以选用多模光纤，距离较远、比较集中且对延迟要求比较严格的可以选用单模光纤。由于单模光纤价格逐渐降低，接近于多模光纤，且两者光端机价格也差不多了，所以现在基本上都选用单模光纤。

　　3.2 端接设备的选择

　　由光纤通信原理可知，电信号与光信号的转换通过端接设备实现。常用光端接设备有光纤收发器、光纤网卡、光纤交换机等。在选择端接设备时要根据需求和经济能力，铁矿企业在选择端接设备时要充分考虑上述因素。

　　3.3 光纤通信在铁矿企业的应用范围

　　铁矿企业光纤通信的应用范围包括了如下方面:(1) 铁矿工业以太环网组建。工业以太环网可将铁矿各生产自动化子系统监测监控数据、工业电视视频图像、数字语音、调度数据等信息集成到环网中。(2) 铁矿工业以太环网中各子系统组建。井上下工业电视系统、人员定位系统、无线通讯系统、安全监测系统、皮带集控系统、电力监控系统等各子系统的建设，在铁矿工业以太环网建成以后，可以统一接入以太环网进行数据传输，可以省去光纤线路的重复敷设。(3) 电话信号传输。主要用于从总公司至下属各矿企及下属各矿企内较远距离的电话信号传输。(4) 电视信号传输。主要用于从总公司至下属各矿企及下属各矿企业内较远距离的电视信号传输。(5) 城域网信号传输。主要用于从总公司至下属矿企间的计算机网络信号传输。(6) 局域网信号传输。主要用于各内部办公网络、销售网络、财务管理网络等。

　　通过上述范围的光纤应用，使职工家属能够收看到清晰的电视，办公及家庭电话通信达到了快速清晰，计算机网络数据得到了快捷稳定的传输，给职工工作和生活带来了极大的便利。井下人员作业情况、环境情况、设备运转情况等都能通过以太环网集成后传到调度指挥中心，调度指挥中心能够高质高效地对煤炭生产各环节、各子系统的监控监测信息进行实时显示，使调度室和相关人员能够及时掌握矿井安全生产的信息，以达到集中控制和指挥调度，使企业的安全生产有了有力保障。

　　4.结束语

　　综上所述， 在矿井提升机电控系统设计中，始终贯彻了安全第一的思想，因此，在使用PLC 的同时，我们在安全回路、过卷恢复等重要场合还保留了直接的继电器联锁线路; 在外部线路设计中，设置了即使在自动开车的情况下，司机仍可以通过按钮强制减速、停

　　车、紧急停车，各中段的工人也可以发出紧急停车控制信号，从而确保提升机的安全运行。此外，为铁矿企业以后的发展。

　　参考文献;

　　【1】 王清灵，龚幼民，编著7 现代矿井提升机电控系统【M】北京：机械工业出版社，1996,12

《对矿井提升机自动化控制系统的探讨》

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