PLC技术在煤矿提升机自动化控制系统中的应用

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ａ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ
机 械 与 自动 化
Ｐ Ｌ Ｃ 技术在煤矿提升机 自动化控制系统中的应用
张 存 柱
（ １ ． 中国煤炭科 工集 团太原研究院 ， 山西
太原
０ ３ ０ ０ ０ ６ ； ２ ． 山西天地煤机装备有限公 司， 山西
控制保护 Ｐ Ｌ Ｃ根据外部输入 的有关开关量 、 模 拟量 、 光 电编 码 器脉冲等信号进行 逻辑运算 、 数值运算 ， 完成 提升机 的启动 、 运行 、 停 车等整个提升 过程的运行控制 及保 护 ， 主要功能有 ： 行 程 控制 、 提升控制及 中间闭锁 、 安全 回路控 制 、 井 筒信号控制及 联锁、 过 卷监视及控制 、 速度 监视及控制 、 速度包 络线监视及控 制、 逐点 的速度监视及 控制 、 液压站控制 和恒 减速控制 、 钢丝绳 滑动监视及控制 、 传动 装置监视及控制 、 闸瓦磨 损监视及控 制 、 电源故障监视及控 制 、 控制系统故 障监 视 、 报警 及控制 、 故 障诊 断、 记录、 过 电压保 护 、 过 电流保护 、 错 向保 护等功能 ， 为 了提高 Ｐ Ｌ Ｃ控制保护功 能的可靠性 ， 对于关键 的故 障监测 点 ， 应采取 多 通道 、 多元件及软件 、 硬件并 用等手段 ， 实现 “ 多重化 ” 的控制保 护 功 能 ４ Ｐ Ｌ Ｃ技术在煤矿提升机 自动化控 制系统 中的应用 近 年来 ， 我 国 的变 频 技 术 发 展 迅 速 而 且 日益 成 熟 ， 调速 更 加 的方便 ， 性能更加 的优 良而且具有较高的可靠性 ， 被广泛 的应用 于各个领域 。可编程控 制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ ） 是一 种数 字运算操作 的电子 系统 ， 能够进行逻辑 运算 、 顺序控制 以及算 数运算等操 作 ， 具有 适应性强 、 编 程简单 、 抗干扰强 的优点。采用 Ｐ Ｌ Ｃ控制 变频器 ， 与传 统的继 电器控 制相 比 ， 提 升机制 动更加 平稳 ， 操 作更加 简 单， 提高 了控制精度 ， 降低了生产过程中的故障率。下面重点阐 ２ Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系 统 述Ｐ Ｌ Ｃ在安全 回路控制 中的应用 。Ｐ Ｌ Ｃ的安全 回路设计 主要是 Ｐ Ｌ Ｃ 作 为控制 核心和 网络系统 的主站 ， 它 承担着整个 提升 出现机械 、 电气故 障 ， 控 制提升机进入 安全保护状态 ， 确保 工作 机电控系统的数据采集 、 数值运算 、 信号处理 、 通信控制 、 系统管 人员 和设备 的安全 ， 主要有 以下几种 保护措施 ： （ １ ） 报警显 示 。 理及 自检 、 诊 断等任 务 ， 其在电控系统 中的位置非常重要 。通常 会在工作参数 出现异常时 ， 如 当冷却器温度过高时 ， 保护系统进 需要 配 置不 少 于两套 的 Ｐ Ｌ Ｃ ， 一套 为 主控 Ｐ Ｌ Ｃ， 另 一套 为 监控 行报警显 示 。 （ ２ ） 二 次不 能开车 。当提升机的设备 出现异常 ， 有 Ｐ Ｌ Ｃ， 二者互为监视 、 比较 和备用 。同样两套 Ｐ Ｌ Ｃ ， 最为先进 的是 电机 绕 组过 热 ， 提 升机 不 能进行 再 次 的启动 。 （ ３ ） 立 即电气 制 按全级别热备冗余 （ 电源冗余 、 Ｃ Ｐ Ｕ冗余 、 控 制网络冗 余 、 上位计 动 。当提 升机在工作 中 ， 出现故障时 ， 提升机将立 即进 行制动 ， 算机冗 余等 ） 配置 和采用标 准以太 网通信 。Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 的技 停止 运行 。 （ ４ ） 立 即安全 制动 。安全制 动是保 护系统 的最后 环 术发展新动向。 节， 当提升机 或是安全 回路本 身出现故 障时都能准确地 实施安 （ １ ） 主Ｃ Ｐ Ｕ时刻更新备用 Ｃ Ｐ Ｕ， 主Ｃ Ｐ Ｕ故障时， 备用 Ｃ Ｐ Ｕ能给 全 制 动 切换（ 小于 １ ０ ｍｓ ） 。这就意味着双 Ｃ Ｐ Ｕ在任何 时刻都具有完全 ５ 结 论 相 同的程序 、 状态而热备冗余 ， 从而具有最高级别的系统可靠性 。 随着 数字控 制技术 的发展 和 Ｐ Ｌ Ｃ 技 术水平 的提高 ， Ｐ Ｌ Ｃ技 （ ２ ） 热备冗余 的切换 ， 不影 响系统操作 和运 行 、 不丢失数据 术在提升机控制系统 中的应用越来越广泛 。数字监控器也逐渐 和程序 、 不导致增量输 出和误动作 ， 最大 限度地避免 了因硬件故 取代 了机械式监控 器和井筒 开关 ， 并作 为提升机安全 运行的后 障而造成的停机现象。 备保 护 ， 在提 升机 的生 产过程 中发挥 的作 用也越来 越大 。Ｐ Ｌ Ｃ （ ３ ） 每个 Ｃ Ｐ Ｕ上集成有 以太 网接 口（ 可冗余 配置） ， 能很 方便 技术 在控制系统 中的使用大 大地 提高 了提升机 的控制性能 ， 也 地 连接上位计算 机系统 ， 可作为操作 员站 、 工程师站 、 管理 站及 提 高了系统 自动化 水平和安全 可靠性 ， 有利于提 高系统的运行 更 高层次 的应用 。控制器 是按标准 以太网协议通信 、 编程 及组 效率 ， 促进矿井的安全 、 和谐 、 健康发展。 态， 传输速率达 ｌ Ｏ Ｍｂ ｉ ｔ ／ ｓ ， 符合当今 自控领域内的技术 与“ 信息高 参 考 文献 ： 速公路 ” 相结合的发展主流。 （ ４ ） 每个 Ｃ Ｐ Ｕ上 集成有 两个 Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ Ｃ接 口， 可 以按 Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ ［ １ ］ 李金金． 基 于Ｐ Ｌ Ｃ控 制的 变频调速在 矿 井提 升机 中的应 Ｄ ］ ． 太原 ： 太原理 工大学， ２ ０ ０ ７ ． 协议与第 三方 的只能设 备通信 ， 如与 高压开关柜 内的电力监控 用［ 【 ２ ］ 陈新立 ， 王进 野 ， 王致 杰 ， 等． 矿 井提 升机 安 全 综 合 控 制 策 单元通信 ， 能方 便地实现四遥 （ 遥测 、 遥控 、 遥信 、 遥调） 功能而无 略 的研 究【 Ｊ Ｊ ． 煤 炭 工程 ， ２ ０ ０ ７ （ ３ ） ： ９ ７ — ９ ９ ． 需增加任何硬件 开销 。
Ｐ Ｌ Ｃ作为 现代工业 自动化控 制 的主要 手段 ， 有着 十分广 泛 的应 用 ， 而Ｐ Ｌ Ｃ通信控制 网络在 自动控 制领域 中的应用更是 方 兴 未艾 。以Ｐ Ｌ Ｃ为核 心的矿井提 升机综合 自动化控制 系统 ， 其 技术 性能好 、 事件处 理快 、 可靠性高 、 维护调试 方便且控制 柜体 积小 ， 尤其是引入 了Ｐ Ｌ Ｃ通信 网络 以后 ， 调 速系统的控制将不再 依赖 Ｉ ／ Ｏ信 号 ， 可 同通过通 信方式交换过 程数据 ， 其交换 的信 息 量大 、 传输距离远 、 外部 接线 大为减少 ， 且实现 了统一编程组态 、 集 中控制 、 监视 和管 理。这都有利 于提高 系统 自动化水平 和安 全 可靠性 ； 也有利 于提高系统运行效 率和充分 发挥全数字调 速 的技术优势等 。 １ 上 位 机 监 控 系统 随着计算机技术 的发展 ， 目前 上位监控 系统主要采用 工控 机、 工 控机与触摸屏 一体机 和打印机等 。上位 机监控 系统主要 实现人机通信 、 监视 、 控制 与操作 ； 系统运行状 态 、 速 度曲线 、 电 流曲线 、 当前故 障、 生产报表等显示。打印机可以实时打印事故 记录 、 生产报表 、 系统运行 数据 。同时 ， 上位 机监控 系统 可以同 全矿的生产 、 管理 系统交换数据 ， 实现网络化的控制及管理 。上 位计算机配置以太 网卡 ， 按标 准以太网协议 与 Ｐ Ｌ Ｃ 通信 ， 作为操 作员站 、 工程师站 、 管理站及更高层次的应用 ， 其传输效率 最高 ， 是当今 自控领域发展 的主流 。
太原
０ ３ ０ ０ ０ ６自动化控制 的主要 手段 ， 有着十分广泛 的应 用。以 Ｐ Ｌ Ｃ为核 心的矿井提升机综合 自动化控制 系统 ，
在 矿井 的安 全 生产 生产过程 中更发挥 着重要 的作 用。本 文首先介 绍 了Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 ， 然后 阐述 了控制保 护 Ｐ Ｌ Ｃ功能 ， 最后 论述
Ｐ Ｌ Ｃ 技 术在 煤矿 提 升 机 自动 化 控 制 系统 中的应 用 。 关键词 ： Ｐ Ｌ Ｃ； 提升机 ； 控 制 系统 ； 可 编程 控 制 器 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ５ ３ ４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — ５ １ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ ０ ７ ２ 一 Ｏ １