基于PLC控制的煤矿提升机卷筒设计分析

刘俊鑫彭宝迎陈文

摘要：提升机是煤矿生产过程中的煤矿运输关键设备，其主要负责煤矿井下与地面之间的运输工作，其关键的设备就是卷筒。

伴随PLC技术在煤矿生产中的运用，不仅极大的提高了煤矿系统的安全性，更是节约成本，实现巨大经济效益的重要技术。本文基于PLC控制技术在煤矿提升机卷筒设计进行分析，对提升机卷筒中的设计流程进行详细的分析比较，提出一些合理建议。

关键词：PLC技术；煤矿提升机；卷筒；设计分析

一、PLC技术的基本概念我国的煤矿开采一般使用的提升机电控系统是通过继电器控制系统来实现的，这种继电控制系统主要存在的问题就是可靠性比较差，相对先进的技术工作效率比较低，对于其设备的维护工作量大等，在目前实际的煤矿生产过程中，由于其故障点多等现象，很容易造成煤矿提升机的运行不稳定。

而伴随现代工业技术的不断发展，可编程控制器技术也就是PLC技术正在不断取代继电器控制系统的时代，PLC技术拥有完善的功能设置，采用分时多任务进行并行实施控制与操作，超越了逻辑控制器的功能。拥有先进的数字运算操作电子设备，具有可编制的程序，不仅可以实现存储执行和逻辑、顺序等运算，更可以通过系统中的显示设备模拟输入与输出，实现有效控制各类机械与生产过程。在实际的煤矿提升机应用中，PLC控制技术的应用，一方面可以大大提高提升机的可靠性、安全性，另一方面还能有效减少煤矿生产中的故障点、排除故障的时间，从而降低煤矿生产事故。

二、煤矿提升机卷筒设计分析PLC控制技术运用在煤矿提升机卷筒设计中，不仅具有体积小、可靠性高、速度快的优点，同时还具备较强的抗干扰能力以及较高的灵活性和可扩展性。PLC控制技术的另一个优点就是，只需要修改程序就可以改变运行方式，非常便捷，这也是远远超过继电控制系统的重要特征。目前，PLC控制技术已经逐渐成为工业生产中的主要技术，其自动化程度代表着先进的电控水平，那么在煤矿提升机中，对于PLC控制技术要求具备以下几点：①能根据煤矿提升机的具体运行种类和操作方式等形成所需速度曲线，实现罐笼准S曲线。②能对罐笼位置、速度等进行全数字的控制与监测，使得其运行速度按照预定位置的准S形速度，通过数字式或直线式来显示罐笼的运行位置并实现半自动的加速与减速等。③还要能对整个提升机系统进行实时监控，并可以根据实际的故障类型来处理相应的故障，显示故障出现的类型和位置并及时报警。④可以与上位机进行信息交流，同时能处理与传输各个环节的信息。

在实际的煤矿提升机卷筒设计中，融入模块化的设计理念，设计出最优秀的单片机变频调速系统。模块化的设计程序主要包括的是主程序和起到外部中断服务作用的子程序，还有键盘显示以及T/CO中断服务子程序。具体的设计流程图参考图1：

图1中断服务的程序流程图从图1中我们不难看出，逆变器的输出频率卷速是整个主程序的主要责任。从煤矿提升机卷筒的设计性能指标来看，如果投入到实际的煤矿生产中，可以采取以下方式。采用MOSFET搭建起H桥的电路，其输出电流上限比较大，能够很好的提供驱动力。而驱动电路的主要框架则有TD340、MOSFET组成，TD340驱动器适合于直流电机的控制。通过对比可以发现，MOSFET管启制动较慢，但其的驱动电流很大，非常适合直道行驶，功率较小。

三、PLC控制系统在煤矿提升机卷筒设计中的分析。

煤矿提升机的基本电控系统结构主要有五大部分，高压主电路、主控PLC电路、行程检测和显示电路、显示电路的提升信号电路以及速度检测等。在实际的应用中，系统的高压主电路采用的是原电路技术，当通过通信电路发出的指令形成开车信号时，才具备了开车的条件。这时，操作人员要将制动的手柄推离紧闸的位置，松开主电动机的闸刀，把主令控制器的手柄向反方向推进，通过程序控制中的高压换向器向PLC供电。

这时的主电动机定子绕组接受到了高压信号，就要进行启动全部的转子电阻，依次进行电阻切换工作事项，在提升机上实现自动加速。

煤矿提升机的主回路设计主要作用就是供给提升机电力，实现系统的失压或者过流保护，还要对电动机的转向和转速进行控制与调节。选择鼠笼式的异步电动机虽然价格实惠，结构简单，但一旦遇到特殊情况，电动机很难满足提升机的启动与调速要求，因此，我们一般采用的是绕线式的异步电动机做主拖电机。而提升机的制动回路设计主要是，因为煤矿提升机多数使用的是绕线式异步电动机拖动，通过有级切换转子回路实现电动机的调速控制，因此，这种制动系统一般采用可控的制动系统或者可调节的闸制动系统。

PLC控制技术应用在煤矿提升机卷筒设计中时还必须注意以下几个问题。第一，因其工作环境比较特殊，具有较强的电磁干扰，所以，要选择电磁兼容性能好的PLC，确保设备的正常运行。对于CPU、电源变压器等编程器设备，更应该使用导电、导磁性较好的器材加以屏蔽，防止大量的电磁干扰。第二，外部的输入信号出现故障或者PLC的输入接口发生故障有可能影响整个系统的安全性，因此，必须要在制动系用中采用安全可靠的冗余结构形式，保证设备的故障处理时间。

结语：总之，煤矿生产中的提升机卷筒设计采用PLC控制技术不仅可以有效保证控制系统的安全性，对提升机的加速、减速以及停车制动等控制都能其到良好的控制，有效提高煤矿提升机系统的可靠性与安全性。多年来，我国已在煤矿产业上取得了很大的成果，在实际的煤矿生产过程中，要充分考虑提升机所处的工作环境，以可靠稳定为主要目标，采用PLC控制技术，大大提高系统的控制性能，保证煤矿的安全生产，从而提高企业经济效益。

参考文献：[1]李英.基于PLC控制的煤矿提升机卷筒设计分析[J].煤矿机械，2012，08：13-15.[2]陈经艳.矿用提升绞车PLC控制系统的研究与应用[D].中南大学，2012.