三菱PLC在矿井提升机电控系统中的应用

三菱PLC在矿井提升机电控系统中的应用

摘要:传统的交流提升机电控系统组成复杂,矿井生产中因电气线路故障导致停产的事故时有发生。为了更好的解决此类问题,可以建立基于三菱PLC的新型矿井提升机电控系统。该系统灵活性强、控制功能多,其可扩充性、可变性、工艺指标较传统的电控系统都有较大提高。

关键词:矿井提升机电控系统三菱PLC

1 引言

矿井运输系统是煤矿生产三大系统之一,而提升机作为运输系统的关键环节,是矿井生产必不可少的大型设备,对煤矿的生产和安全起着至关重要的作用。随着煤矿生产规模逐渐扩大,建设现代化矿井已成为必然的趋势。虽然我国煤炭系统中的运输设备基本实现自动化控制,但是在目前,仍有超过70%的矿井提升机采用传统的交流提升机电控系统。传统的交流提升机电控系统组成复杂,虽然经过多年的发展,该系统各方面技术比较成熟,但是提升系统的故障仍然不断发生,究其原因,主要是因为传统的交流提升机电控系统采用众多中间继电器,设备连接线路接点多,电气线路过于复杂。

建立基于PLC技术的新型电控系统克服了传统的交流提升机电控系统的诸多缺陷,也有成功应用于矿井生产实践中的例子,并取得了很好的生产运行经验。这种新型的电控系统结构简单、应用灵活、编

程方便、运行稳定可靠,大大提高了提升机运行的安全性,减少了维护工作量,并且缩短了提升时间,提高了生产效率。实践证明,这种新型的电控系统已成为矿井提升机自动化系统的发展趋势。

2 PLC工作原理

PLC是Programmable Logic Controller的缩写,意为可编程逻辑控制器。“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。”

PLC由中央处理单元、存储器、输入/输出单元、电源单元和编程器五部分组成。它的工作原理简单概括为:内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理。PLC是由模仿继电器控制原理发展起来的,随着信息技术的快速发展,PLC的功能也在不断完善,但是PLC只是一种控制平台,在没有下载程序之前不具有任何功能。也就是说,PLC需要二次开发才能实现控制功能,它需要有程序编辑/调试软件辅助配合。

三菱PLC是中国内地销量最多的小型PLC,应用最多的是FX2N 系列,该系列具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点,为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

3 基于三菱PLC的提升机电控系统设计

基于三菱PLC的矿井提升机电控系统在组成结构上有了很大的简化,主要分为五部分,即主控PLC系统(包括PLC控制柜和继电器等)、高压主电路系统(包括电动机、启动机、动力制动电源、高压转化器等)、传动控制系统、提升行程检测与显示电路和监控显示画面部分构成。为了使工作人员尽快熟悉新系统的操作过程,高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。

主控PLC系统选用一台FX2N-128MR-001的CUP主机加一块FX2N-16EX扩展模块,组成叠装式结构,作为自动化控制系统的控制核心。为了防止出现意外而损坏PLC模块而影响系统正常运转,才用中间继电器作为输出接口,使系统控制核心与外部电路隔离,从而保护PLC控制模块。这样做的另外一个好处就是可以增加辅助触点,提高系统的安全性和可靠性。提升系统的传感器以及控制开关作为PLC 的输入信号,经过一系列的处理后将动作信号传输到高压换向器、控制继电器和加速接触器等外部对象以实现提升机的相关动作,即输出信号。系统共有59个信号输入点和68个信号输出点。当提升机工作时,PLC控制系统根据监测的电流、提升机运行速度、当前时间、提升机位置等信号与系统预设信号进行比较、运算,做出相应的控制命令,从而实现提升系统的自动运行。

高压主电路的关键设备是主拖动电机,考虑到性价比和维修费用,选用绕线式异步电动机作为主拖动电机,通过串联电阻实现对启动电流、启动转矩以及转速的控制。考虑到井下环境比较复杂,信息传送过程中干扰因素较多,监控显示系统与主控PLC系统之间采用以太网连接,通讯协议采用TCP/IP协议,通讯方式采用串行通讯。

4 结语

随着煤炭企业对安全事故越来越重视,建立更加完善的现代化自动化控制体系已经成为必然的趋势。对于矿井提升系统而言,传统的交流提升机电控系统电气线路复杂、不易操作、效率不高的缺陷越来越突出,建立基于PLC技术的新型提升机电控系统势必在行。实践表明,该系统不仅在组成结构上有了很大简化,而且灵活性强、控制功能多,其可扩充性、可变性、工艺指标较传统的电控系统都有很大提高,可以在全国的矿井范围内广泛推广。

参考文献

[1] 张红岩.可编程控制器在交流提升机电控中的应用[J].中州煤炭,2005(4).

[2] 叶予光.基于PLC技术的矿井提升机电控系统[J].机电一体

化,2004(6).

[3] 蒋宏民.PLC技术在我国矿井交流提升系统中的应用研究[J].冶金矿山设计与建设,1998,4.