矿井交流提升系统中PLC电控系统的应用与研究(1).pdf

矿井交流提升系统 中 P L C电控 系统的应用与研究 顾士秀 刘国光 高勇 山东 宏河集团邹 城市 横河煤 矿 摘要 在分析我国交流矿井提升机继 电器接触器电控 系统特点的基础上， 介绍 了 P L C技术发展概 况以及 P L C技 术在我 国矿井提升 系统 中的应用研 究 情况 ，阐述了 P L C技术在我国矿井交流提升机 电控 系统中的应用研 究及发展 前景。 关键词 矿井交流提升 系统P L C电控系统 O 引言 在 我国 ， 采 用交流提升 系统 的矿井 占 8 5 ％以上． 其 中绝 大部分 目前仍采用继 电器 一接触器控制的 电控 系统 ， 其控制特点 ①采用绕 线式异步电动机转子回路串电阻调速系统；②采用继电器 一接触器 有触点式电控系统；③采用机械式或机电式行程调节器实现运行状 态的控制；④采用晶闸管制动电源装置实现直流动力制动或低频发 电制动 等 ； 这种控制的缺陷也是非常明显的 ①这种调速方案是有级调速， 属转子功率消耗型调速方案． 在加速阶段和低速运行时， 大部分能量 转差能量 以热能的形式消耗掉 了， 因此 ， 电控 系统的运行效率较差。 ②电控系统采用继电器 一接触器有触点的电控系统 ， 这种控制系统 占地面积大 ， 电磁 干扰大且继 电器和接触器的机械触点烧蚀快 ； ⑧无 论采用直流动力制动或采用低频发 电制动 ，总需要设置辅助 电源和 定子绕组的二次切换操作 ， 由于矿物的密度不同 ， 箕斗的实际装载量 不是一个恒定值， 常常出现停车不； 隹 确甚至提前停车现象； 缺乏故 障自诊断功能． 由于连线复杂， 出现故障不易查找等。 结合我国 目前提升 电控 系统 的具体实际 ， 新型 的 P L C技术与传 统 的电控系统相结合应是一条适合我 国国情的道路。应用 P L C扩展 网络功 能， 可以充分利用现有设备 ， 将提升控制、 监 测功 能复合到一 个系统。 1 P L C技术 的发展概况 现代 的 P L C技术是计 算机技术与传统 继 电逻辑控制技 术相 结 合的产 物。它从产生到发展至今 ， 短短 2 O多年 ， 就 经历了一系列 深 刻的变化 ，不但 占领 了已过时的继电器 系统与常规电子 系统 的广大 市场 ， 并且和现代各种微 机控制 系统也展开 了激烈的竞争 ， 掀起 了一 场“ 控制设备的革命” 。 目前 ， 几乎每个工业领域都 有应 用 ， 可以说 ， P L C与工业机器人 、 数控机床一道 ， 已成为现代工业 自动化的三大支 柱。 从发展方向来看 ， 目前 ， P L C正朝着 2个 方向发展 一个是大型 化、 高可靠性、 多功能 另一个是小 型化 、 低成本、 简单实用。 1 ． 1大型化．主要是在 网络技术 的支持下朝着 D C S方向发展 ， 实现多个 P L C， 多个 I ／ O机架 的互联 ， 向上 实现与上位机 ， L AN等 的 通信 1 _ 2高可靠性． 采用冗余技术 ， 增加容错功能等措施可 以大大提 高 系统的可靠性 ； 1 ． 3 多功 能 1 ． 4小型化、 低成本、 简单实用 ； 1 ． 5编程及监控手段 的不断改进。P L C的编程语言在原有的梯 形图语言 ， 顺序功能块语言和指令表语言基础上 ， 不断丰富和向高层 次发展 ， 编程工具也丰富多样。 2 P L C技术在矿册提 升系统的应用与研 究 目前 ， 基于 P L C技 术的 电控 系统 ， 我 国已有一些成功应 用的例 子 ， 如洛 阳中信重机 自动化工程有限责任公 司选用 S ie me n s公司的 S 7系列 P L C研制开发生产 的矿井提升机 P L C电控 系统成套设备天 津 电 气 控 制 设 备 厂 研 制 开 发 生 产 的 采 用 美 国通 用 电器 公 司 GE 一 9 0 3 0系列 P L C的 T K D P C系列和 T K M P C系列矿 井提升机 成套 电控系统 ； 这些采用 P L C技 术和新型 电控 系统都 已成功地应用 于矿井提升实践 ， 并取得 了较好的运行经验 ， 克服 了传统 电控 系统 的 缺 陷 ， 代表着 交流矿 井提升机 电控 技术发展 的趋势 ． 但是 ， 这些新型 的电控系统， 仍存在一些缺陷， 主要是①缺乏完善的网络通信功能； ②P L C器件的通用性问题 ； ⑧在运用先进的控制策略与 P L C技术相 结合 方面还做得不够 。 3 P L C技术在矿井提升系统 的应用前景 鉴于传统矿井提升控制系统所 存在 的缺 陷， 而现 有的 P L C提升 电控系统又不尽完善 ， 考虑到交流提升系统在我国的普遍性。 对 P L C 技术在我 国矿井提升 电控 系统的应用前 景 ， 可作如下展望 今后基于 P L C技术的提升 电控 系统 ， 一方面将对 现有 电控系统进行功能扩充 ， 如采用网络通信等 ；另一 方面将研 究先进控制技术及策略与现有 电 控系统相结合 的可能性， 有可能针对具体的回路 ， 实现局部回路的智 能控制 ， 如模糊控 制等 ， 从而进一步提高我国矿井提升 电控系统的现 代化水平。 3 ． 1 网络通信 由于网络通信 是一项很重要 的功能 ， 是现代控制 系统的发展 方向。 因此 ， 可 以预见， 在不久的将来 ， 矿井提升电控系统 也将有此功能并不断发展和完善它． 网络通信 ， 首先涉及 的就是通信 环境 的建 立， 最简单 的情况 ， 就是利用 P L C本身提供 的专用通信模 块 ， 组成上下位机控 制系统 ， 实现参数的传输。 3 ． 2 P L C标准化 根据 P L C的设计标； 隹，采用开放式的设计模 式 ， 将统～规范的总线、 结构 、 编程方式、 语言规则在行业 内推行 ， 做 到用户接 口标准化 、 网络协 议标准化、 编程接 口标； 隹化、 编程语言标 准化。 3 ． 3 智能控制 由于提升 系统本身的复杂性 ， 使得系统精确 的控 制模型难于建立 ， 导致传统 的电控系统存在控 制不准确 的缺陷． 随着 硬件技术的不断发展和先进控 制策略的不断引入 ，有可能首先对提 升 电控 系统的部分回路 ， 实现智能控制， 从而提高 系统的控制精度。 4结语 综上所述 ，用 P L C技术代替传统的继 电器 一接触器控制 系统 ， 不但可以加强系统的控制功能， 加强系统对故障的判别能力， 而且也 将极大地提高系统的安全可靠，I g u 生产效率。在现有系统的基础上 进一步扩充 网络功能和基于先进策略的控制技术将是矿井提升机 电 控系统的发展方向。 参考文献 [ 1 ] 王清 灵 ， 龚 幼民 现代矿井提升机电控 系统 [ M】 北京 机械 工业 出版社． 1 9 96 【 2 】 张晋胜 可 编程序控制器在矿井 中的应用前景 【J 】 煤矿机 电 1 9 9 6 ． 6 2 -3 [ 3 】 任雪振 ， 陈靖斌 ， 王 东明 可编程序控 制器在矿井提升 机上的应用 ． 矿 山机械． 1 9 9 5 7 1 4 1 7 [ 4 】 王安 山， 牛 秀金 ， 刘竞雄 矿井提升 电气控制系统 的发展【 J 】 ． 煤矿 自动 化 1 9 9 2 ． 2 5 2 5 7 上接第 2 2 0页 目， 也可以自己找题目。 这样， 学生的学习从原来的“ 老师要我学” ， 变 成 了“ 我 自己要学” 。 在这种 自主学 习环境下 ， 学生的创造性得到了很 大限度 的发挥。 当然 ， 自学不等于放任 自流 ， 而是在老 师的指导下 ， 在 规定 的时间内去完成任务 ，老师着重帮助学生解决在学 习中遇到的 问题 ， 与学生共同学习， 最终达 到师生共同进步 。 当然 ， 教学有法无定 法。对于如何 发挥计算机学科优势 ， 进行创 新教育 ， 其 方法是多种多样 的。作 为计 算机专业教师 ， 只有根据本学 2 21 科和学生的实际情况， 更新观念， 大胆探索， 选准切入点 ， 走实验的 路 ， 才能在教学实践中将创新教育落到实处。 参考文献 ⋯ 师书恩 计 算机辅助教育教学 高等教育 出版社 2 0 0 1年 7月第一版 【 2 】 何可抗 ， 李文光． 教育技术学 北京师范大学出版社 2 0 0 2年 3月第三版 【 3 】 祝智庭 现代 教育技术 走向信息化教育． 教育科学出版社 2 0 0 4年 2月第 四版