[摘要]介绍了可编程序控制器(PLC) 成功应用于煤矿提升机系统的改造一例。
[关键词]提升控制系统 PLC 设计
一、概述
淮北矿业集团芦岭煤矿是上世纪五十年代设计，六十年代末投产的大型老煤矿生产企业，其矿井生产系统是按原苏联模式设计的，主要电路由继电器逻辑电路、空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统，在历经30多年的运行维护后，其系统可靠性差、控制精度低，而且硬件接线繁杂、故障率高。为此我们决定对这样的老系统进行技术改造，采用可编程序控制器( PLC) 取代传统的继电器逻辑控制回路，使原系统中大量的时间继电器、中间继电器和计数器等硬件由软件来实现，在大大减小体积的同时，更提高了系统的控制精度和可靠性，降低了故障率。
二、提升控制系统组成
此次，我们改造的是副井提升控制系统，提升设备运行的正常与否，关系到能否做到不间断有节奏地生产，同时它直接关系到矿井工作人员的生命安全，因此矿井对提升机控制系统在安全可靠性方面要求极为严格。我们对系统在保证电气控制设备有很高可靠性的同时，在可能出现故障的关键环节还设置了多道保护，并将所有这些保护器件的检测信号送入PLC处理，通过软件判断各种状态，进而作出反应。运行表明，该系统除能满足提升机要求的各种运行状态，具有稳、快、准的良好调速性能外，还具备监控和自诊断功能:在系统发生异常时自动停止运行并发出报警信号，能保护和恢复现场，并能通过软件进行故障检测和程序校验等多种功能。
根据系统运行速度图如图1。按照原系统设计方案，我们的采用系统硬件组成如图2 所示。
图1五阶段速度图
图2硬件系统方框图
三、系统设计思路
主要是在原有系统基础上改造而成，根据系统要求，结合原来系统，我们对人机对话界面作了以下设计：
（一）在主画面中进行了主菜单设计，按照安全性能级别和系统工作需求，分别显示提升容器位置、当班提升次数、提升次数清零开关、故障指示等，还可通过触摸屏上的按钮进入运行菜单、故障一览、故障处理、参数修改等子菜单。
（二）故障一览、故障处理等画面实现故障自动登录、自动诊断并以声光报警等手段，使系统各种状态一目了然。
（三）运行画面用柱状图和数字两种方式显示提升容器在井筒中的位置；全程动态显示提升速度曲线图。
（四）日检工作状态，由于煤矿安全生产的特殊要求，副井主要设备必须每日检修，此时要求提升机可以以指定的低速状态下运行。
（五）对系统中一些重要参数，软件上实现了修改子画面设定了操作密码，并区分权限等级，以确保系统和生产的安全。
四、系统特性
由于采用了PLC ，并在原系统的基础上作了较大改进，较原系统具有如下优点：
（一）原控系统中的继电器逻辑关系均可用编程器结合指令进行编程，且梯形图与控制电路图之间的转换十分清晰、简单明了。
（二）在原系统硬件总成本减少的前提下，又增加了多种保护；如松绳保护，操作过程监控保护等。
（三）总体线路控制执行继电器减少，极大的方便了维护。
（四）触摸显示屏或编程器可以直接查出控制系统内部故障，并可以直接进行处理。
（五）操作人员在主控台上就能准确掌握容器所在位置、运行速度、液压工作站提供的制动油压等各种数据。
（六）提高了控制精，如通过对钢丝绳的伸长量检测确保了系统的精确停车位置。
（七）较强的扩展功能，如需对系统的功能和参数进行更改，无须改动硬件接线，只要修改内部程序即可，真正实现了柔性控制。
五、结束语
实践证明，PLC 在提升机控制系统中的运行是稳定可靠的，由于矿井提升机工作性质和环境的特殊性，我们在工业性试验运行中也遇到了如下一些问题，使得系统在实践中进行了不断的修改、完善。
（一）由于矿井提升机控制系统不可避免的存在较严重的电磁干扰，所以在选择和设计PLC 外围通信网络时应格外注意其电磁兼容性，对电源变压器、CPU 和编程器等主要部件也应采用导电、导磁性能良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰，以确保设备的正常运行。
（二）由于外部输入信号较多，PLC机本身的输入、输出接口的故障以及信号采集器件的故障等，也会影响控制系统的正常运行。因此，在安全、监视、制动等系统中我们采用具有高度安全可靠性的冗余结构形式，使得系统安全执行机构一旦发生故障，备用装置可立即投入运行，确保系统万无一失。
（三）系统采用了模块式结构，便于短时修复故障。因为一旦查出某一模块的故障，通过更换模块，使系统快速恢复正常。
参考文献
[1]《现代矿山采矿新工艺、新技术、新设备与强制性标准规范全书》作者：金吾 李安当代中国音像出版社 2003年11月
[2]《矿井提升机的拖动与控制》作者： 卢燕冶金工业出版社 2001年7月
[3]《矿井提升机故障处理和技术改造》作者：本书编委会 编著 机械工业出版社2005-1-1
[4]《可编程控制器原理与应用实例》作者：张进秋 等编著 机械工业出版社 2004年01月
作者简介：刘兆清（1956-）， 男，安徽合肥市人，淮北矿业集团公司芦岭煤矿 工程师，从事煤矿自动化及矿山机电安全技术工作。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”