技术应用 ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＰＬＣ电控系统在立井绞车的应用 许海滨 （华润天能集团沛城煤矿，江苏徐州２２１６００） 摘要：目前我国矿井提升机的电控系统多数采用传统的ＴＫＤ电气控制，传统电控系统连线复杂，精度不高， 可靠性差，故障率高。而ＰＬＣ电控系统具有安全性高，稳定性好，控制精度高，维护方便，此系统在沛城 煤矿投入使用以来取得较好的安全效果，文章基于此展开论述。 关键词：电控改造；ＰＬＣ控制；立井绞车；数字化自动调速功能 中图分类号：ＴＤ６３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１ １）２２—００３８—０２ 一、概述 在我国目前正在运行的提升机当中，ＴＫＤ提升机约 二、ＰｈＣ电控的优点 （一）高压真空换向柜、低噪声、高可靠性 目前的高压换向器也在向真空化方向发展，高压 真空接触器代替原来的空气灭弧的高压接触器，体积 小，占地面积小，可靠性高，基本不需要日常维护， 工作时噪声也很小。 占了其中的９０％。老式的ＴＫＤ提升机都是采用继电器、 接触器、磁放大器构成的继电器式控制系统，控制系 统复杂，故障率高，查找故障困难，日常调整和维护 困难，保护较少，保护精度差。随着工业控制技术的 发展，新的控制技术用于老式的ＴＫＤ提升机改造。 沛城煤矿副井绞车为立井单绳缠绕式罐笼提升， 滚简直径３．５米，绳速９．５米／秒，自１９８０年投产以来使 用至今。绞车电控采用传统的ＴＫＤ—Ａ电气控制。传统电 控采用大量的继电器和接触器，系统连线复杂庞大， 可靠性差，控制精度不好，故障率高，维护量大。特 （二）可控硅加速柜无触点、无噪声、长寿命 本系统可选用可控硅代替原来的交流接触器完成 转子电阻的投切。可控硅组投切电阻无噪声，由于无触 点，作为电阻投切的可控硅组的寿命远远大于交流接 触器。系统的可靠性大大提高，维护工作量因此大大 减少。 别由于磁放火器调整精度不高在绞车发生事故时反应 不灵敏，很容易造成恶性事故。随着科技发展，ＰＬＣ电 控系统正逐渐取代传统的ＴＫＤ电控，ＰＬＣ电控具有安全 （三）功能及适应性强，使用方便 ＰＬＣ有有很强的功能，可以实现非常复杂的控制 功能，梯形图语言形象直观易学易懂，ＰＬＣ产品已经标 准化、系列化、模块化，用户能灵活方面的进行系统 配置，组成不同功能、不同规模的系统，并且接线方 便，具有较强的带负载能力，并且可以通过修改用户 程序，方便快速的适应工艺条件的变化，ＰＬＣ还可以通 过通信联网实现分散控制集中管理。 （四）可靠性高，抗干扰能力强 传统的继电器控制系统，使用大量的中间继电器、 时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障，ＰＬＣ 性高，稳定性好，控制精确，线路简单。自２００６年我 矿剐井绞车投入ＰＬＣ电控以来，杜绝了各类提升事故的 发生，取得了较好的安全经济效果。 ＴＫＤ提升机ＰＬＣ控制系统结构如图１所示： 用软件代替大量的中间继电器，仅剩下与输入输出有 关的少量硬件原件，接线可减少到１／１０～１％。由触点 接触不良造成的故障大为减少，ＰＬＣ采取了一系列硬件 和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，能够可 靠的用于具有强烈干扰的工业生产现场。 （五）系统的设计、调试，及维护工作量少 ＰＬＣ用软件功能，是安装接线工作量大大减少， 图１ ＴＫＤ提升机ＰＬＣ控制系统结构图 ３８ 中闽高｛ＩＩ｝技尜岔业２０１ １．０８ 对于复杂的工作系统，设计梯形图的时间，比设计相 力，自动调控盘形闸的工作，进而调整绞车速度，并 使之处于动态调整之中，确保运行速度在设定范围之 同功能的继电气系统电路图的时间要少得多。ＰＬＣ的用 户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来 模拟，通过ＰＬＣ上的发光二极管可以观察输出信号的状 态，发现的问题一般通过修改程序可以解决，调试时 间较少、较方便，并且可以通过ＰＬＣ发光二极管或编程 器提供的信息，查明故障原因，迅速排除故障。 （六）全数字动力制动柜更高性能，更高可靠性 内。相对于原电控中的磁放大器的功能精确度具有无 法比拟的优越性。 （九）监控ＰＬＣ完成部分控制功能，同时在安全保 护方面和主控ＰＬＣ构成冗余 本矿使用的ＴＫＤ—ＰＣＳ２型控制系统在司机台内置了 ＳＩＥＭＥＮＳ ｓ７—２００ ＰＬＣ，该ＰＬＣ负责采集司机的控制指令 及在司机台输出显示设备运行状态，同时该ＰＬＣ自己独 立完成行程及速度计算，独立完成另外一套保护。与 利用动力制动进行重物下放和制动比原来的利用 机械闸制动更安全。本系统选用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的直流 调速装置作为动力制动电源。该装置为全数字控制、 全桥结构。全数字控制的优点就是调试和维护非常方 便，参数设定和故障查询都可以在装置自带的操作面 板上完成。ＳＩＥＭＥＮＳ的全数字控制系统拥有更好的性 能，更高的集成度，更高的可靠性。全桥结构使动力 制动电源提供了更平滑的电流，纹波更小。 （七）利用ＰＬＣ替代原有的继电器控制回路，提高 系统可靠性 新的ＴＫＤ控制系统以ＰＬＣ为核心控制器，和原来的 继电器系统在可靠性、易用性等方面有无法比拟的优 越性。 本矿使用的ＴＫＤ—ＰＣＳ２型ＰＬＣ控制系统选用ＳＩＥＭＥＮＳ 公司的Ｓ７—３００ ＰＬＣ为主控ＰＬＣ，该ＰＬＣ不仅具有通常ＰＬＣ 具有的开关量输入输出控制功能，而且集成了高速计 数通道，模拟量输入输出通道，集成了Ｐｒｏｆｉ—Ｂｕｓ通讯 接口，便于和监控ＰＬＣ进行数据交换。该ＰＬＣ主要完成 以下几项功能： １．ＴＫＤ提升机的开车逻辑控制，如Ｚｃ、ＦＣ、ＤＺＣ、 加速等； ２．液压站、润滑站等辅机控制； ３．完成行程及速度计算； ４．完成和行程速度相关的保护； ５．与触摸屏和监控ＰＬＣ的数据交换。 （八）精确的数字化自动调速功能 本系统通过主控ＰＬＣ与监控ＰＬＣ的两个编码器，采 集的信号进行计算比较，输出信号至液压调控系统， 根据输出的信号数据不同，液压系统输出相应的压 主控ＰＬＣ构成保护上的冗余。 （十）Ｐｒｏｆｉ－ｂｕｓ ＤＰ通讯网络，保证数据高速传输 采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司提供的Ｐｒｏｆｉ—ｂｕｓ ＤＰ通讯技 术，保证主控ＰＬＣ和监控ＰＬＣ之间的高速数据传输。虽 高通讯速率可达１２Ｍｂ／ｓ。由司机台内的监控ＰＬＣ采集 司机的控制指令，再通过Ｐｒｏｆｉ—ｂｕｓ ＤＰ网络传给主控 ＰＬＣ，主控ＰＬＣ处理后需要在司机台显示的状态量及指 示值通过Ｐｒｏｆｉ－ｂｕｓ ＤＰ传给监控ＰＬＣ，由监控ＰＬＣ输 出在司机台显示，这样可以大大减少柜间控制电缆的 数量。大量的信息都通过网络传输，提高系统的可靠 性，减少了系统维护工作量。 （十一）保护更全 本系统不仅具有通常的辅机及外设的监视及保 护，还通过ＰＬＣ软件完成行程及速度保护，主要保护 有：等速过速、减速过速、错向、２米过速（定点限 速）、过卷、无指令动车、行程跳变监视。 三、结语 我矿自２００６年副井电控改造以来杜绝了各类事故 的发生，确保我矿的安全生产。由于运行故障率低， 大大增加了有效提升时间，提高了矿井的提升能力， 带来较好的经济效益和社会效益。ｏ 作者简介：许海滨，男，供职于华润天能集团沛城煤矿，研 究方向：矿山机电。 （责任编辑：周加转） ２０１ １ ０８ ｏ中阅高新技术企业３９