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1、概述
1.1礦井提升機(jī)系統(tǒng)的概述礦井提升機(jī)系統(tǒng)是礦井挖掘中一個(gè)非常重要的電氣設(shè)備，它的工作正常與否直接關(guān)系著礦井的生產(chǎn)效率。礦井提升機(jī)系統(tǒng)主要作用是可以把采集到的有用的礦石、煤炭和石油等物品從礦井底部運(yùn)輸?shù)降V井的頂端。所以說(shuō)，礦井提升機(jī)是開(kāi)采礦井的“咽喉”。礦井提升機(jī)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，會(huì)直接的關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)，但是傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)還存在一些隱患，嚴(yán)重時(shí)危及人的生命。在智能控制、高效生產(chǎn)和安全方面也有待提高，所以需要開(kāi)發(fā)新的礦井提升機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些要求。1.2PLC與變頻技術(shù)的概述PLC與變頻技術(shù)是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)工控自動(dòng)化技術(shù)，首先，PLC的穩(wěn)定性高是應(yīng)用于工控自動(dòng)化的原因。PLC內(nèi)部自帶的光電耦合器隔離了外部的電路和內(nèi)部的電路，可以很好的免去外部電路對(duì)于控制器部分的干擾問(wèn)題。變頻技術(shù)則對(duì)它的多個(gè)速度和穩(wěn)定性有較強(qiáng)的控制，避免了人為操作的時(shí)候出現(xiàn)的一些問(wèn)題。因?yàn)槎际侵悄芑目刂葡到y(tǒng)，所以礦井提升機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和改進(jìn)的過(guò)程中，取得了良好的應(yīng)有效果。
2、系統(tǒng)的控制原理和整體構(gòu)成
2.1礦井提升機(jī)系統(tǒng)的主要組成部分和工作原理礦井提升機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它的主要組成部分包括：提升容器、提升鋼絲繩、動(dòng)力部分的提升機(jī)(包括機(jī)械部分和拖動(dòng)部分)、礦井提升機(jī)的井架等固定設(shè)備。除此以外，他還需要有一些輔助的系統(tǒng)，比如機(jī)械傳統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)部分、觀測(cè)和控制系統(tǒng)以及制動(dòng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的纏繞式提升機(jī)設(shè)備是一種常用的設(shè)備，它由卷筒、鋼絲繩、天輪、提升容器和平衡尾繩等組成。其的工作原理是礦井提升機(jī)的動(dòng)力拖動(dòng)部分是安裝在地面的提升機(jī)房。提供牽引動(dòng)力的鋼絲繩一頭固定在卷筒上，另一端繞過(guò)天輪(頂端的定滑輪)之后連接到提升容器的頂端。
當(dāng)滾筒在電力拖動(dòng)部分拖動(dòng)以后就會(huì)通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)提升容器部分進(jìn)行上下的目的，實(shí)現(xiàn)人或者物在礦井中的運(yùn)輸。目前纏繞式礦井提升機(jī)一般應(yīng)用在較淺井的礦井之中。2.2PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)要求主要分為兩個(gè)部分，分別是主動(dòng)指令控制和自動(dòng)保護(hù)控制指令。在主動(dòng)的操作指令層面，管理人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作情況和實(shí)際的需要，可以通過(guò)改變各種參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)礦機(jī)提升機(jī)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的改變。礦井提升機(jī)的主動(dòng)指令操作主要包括電控系統(tǒng)工作狀態(tài)的改變，設(shè)置預(yù)定的工作流程，讓系統(tǒng)自動(dòng)的按順序改變工作狀態(tài)。除了人為的設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)還可以人為的改變單個(gè)指令。比如改變系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、加速、減速、制動(dòng)等都有對(duì)應(yīng)的單個(gè)指令。
系統(tǒng)下達(dá)指令以后通過(guò)PIC改變變頻器的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)速度的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械部分的控制。另一部分是保護(hù)監(jiān)視系統(tǒng)的指令操作。根據(jù)要求事先設(shè)定的參數(shù)，當(dāng)參數(shù)不在設(shè)定的范圍時(shí)，系統(tǒng)的保護(hù)部分會(huì)自動(dòng)的下達(dá)指令，讓系統(tǒng)采取措施，防止發(fā)生危險(xiǎn)?？刂葡到y(tǒng)的保護(hù)部分主要包括：速度監(jiān)視、過(guò)卷監(jiān)視、變頻器監(jiān)視、提升容器實(shí)施監(jiān)視、過(guò)載監(jiān)視和深度監(jiān)視這幾個(gè)部分。按照具體功能的不同，礦井提升機(jī)系統(tǒng)整個(gè)控制系統(tǒng)分為行程系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)三個(gè)部分。
3、礦井提升機(jī)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
3.1行程控制PLC與變頻技術(shù)的硬件構(gòu)成行程的控制是一種典型的位置控制，控制的目的是讓提升容器準(zhǔn)確的停在指定的位置。典型的比較成熟的控制硬件配置是光-電增量式轉(zhuǎn)角-脈沖變換器。具體的安裝過(guò)程是把旋轉(zhuǎn)編碼器用聯(lián)軸器固定在提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪上，這樣就可以把驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)變成電信號(hào)采集到PLC，再利用PLC與變頻技術(shù)上下進(jìn)程和時(shí)間、速度等進(jìn)行控制，使PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)可以正常地進(jìn)行運(yùn)作。
3.2PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成在這部分保護(hù)系統(tǒng)中要注意兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是電源模塊的供電問(wèn)題，需要電源模塊可靠穩(wěn)定的把220V-AC轉(zhuǎn)換為24V-DC。沒(méi)有穩(wěn)定的電源PLC與變頻器輸出就不能正常的進(jìn)行。另一個(gè)部分是數(shù)模-模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的質(zhì)量，通過(guò)數(shù)字與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，能夠更有效、更準(zhǔn)確的處理出PLC與變頻器輸入、輸出的信號(hào)連接口，如果定時(shí)與計(jì)算出現(xiàn)了問(wèn)題，那么就會(huì)造成系統(tǒng)的癱瘓，嚴(yán)重的會(huì)造成人員傷亡和機(jī)器的損壞。
3.3PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)控制部分的硬件構(gòu)成通過(guò)按鈕與鍵盤(pán)的輸入控制，利用模塊之間的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)PLC與變頻技術(shù)的通信端口與輸出端口進(jìn)行控制，利用指令燈系統(tǒng)的與感應(yīng)系統(tǒng)的反饋，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信、運(yùn)行、報(bào)警和音頻的智能控制，如圖3所示。
4、PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的軟件構(gòu)成
系統(tǒng)主要是有三個(gè)部分構(gòu)成的，這里采用的是STEP7，編程環(huán)境在這里不做過(guò)多的贅述。編程采用模塊化的設(shè)計(jì)，在行程的控制部分，選擇的是三個(gè)模塊，分別是OB100、OB1和DB35。其中，OB100模塊的作用是用來(lái)啟動(dòng)的。在該模塊中設(shè)置了程序的初始化指令，相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置也是在這個(gè)部分設(shè)置的，類(lèi)似于單片機(jī)的頭文件。在上電初始化的時(shí)候，該模塊被執(zhí)行一次，保障系統(tǒng)能夠正常的啟動(dòng)。但是這個(gè)部分只在PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)的過(guò)程中執(zhí)行，之后不參與程序的循環(huán)。OB1模塊為循環(huán)模塊也就是常說(shuō)的主程序模塊，這個(gè)部分是程序運(yùn)行時(shí)一直循環(huán)的過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)的程序流程圖可以知道，主程序是一個(gè)主要的循環(huán)過(guò)程，在主程序循環(huán)的過(guò)程中可以調(diào)用相關(guān)的子模塊程序，SFB、SFC、FB、FC等都可以在主程序中調(diào)用出來(lái)。
運(yùn)用這種模塊化的程序設(shè)計(jì)可以快速的設(shè)計(jì)，而且在調(diào)試的過(guò)程中可以很快的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改動(dòng)的時(shí)候也不必全部的去修改。程序主要是應(yīng)用在PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的工作與應(yīng)用。DB35是循環(huán)中斷的子程序。PLC中的程序是循環(huán)執(zhí)行的，要想做出什么改變的時(shí)候就需要中斷了。循環(huán)的時(shí)間值設(shè)定在0到60之間，具體的設(shè)置過(guò)程需要根據(jù)實(shí)際的用戶(hù)需要進(jìn)行設(shè)置。程序主要應(yīng)用在PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或問(wèn)題時(shí)，相應(yīng)程序應(yīng)該出現(xiàn)有的中斷或中止，終端程序需要包括有：(1)需要根據(jù)用戶(hù)當(dāng)?shù)氐倪壿嬤^(guò)程給出中斷的實(shí)際值，當(dāng)需要改變程序執(zhí)行狀態(tài)的時(shí)候就要進(jìn)行中斷過(guò)程。(2)當(dāng)PLC受到傳感器傳來(lái)的故障信號(hào)的時(shí)候要馬上進(jìn)行中斷，并調(diào)到故障處理子程序部分。(3)采集的數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的數(shù)值誤差過(guò)大的時(shí)候也需要調(diào)用相應(yīng)的子程序模塊。變頻器技術(shù)則應(yīng)用于頻率上的控制，對(duì)時(shí)間、速度、頻率上的控制與同步起到很大的幫助。
5、總結(jié)
以上是根據(jù)自己多年的PLC、變頻技術(shù)的研究和應(yīng)用寫(xiě)出關(guān)于PLC與變頻技術(shù)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的文章，其中包含了組成的硬件部分和軟件部分的程序思路以及注意事項(xiàng)。這種<<上接133頁(yè)新型的礦井提升機(jī)系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)在性能上有了很大的提升，達(dá)到了智能、高效、省時(shí)、省力、安全的效果。在參與設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造時(shí)，產(chǎn)品也得到了當(dāng)?shù)貑挝坏囊恢潞迷u(píng)。當(dāng)然，在新環(huán)境中設(shè)計(jì)與安裝礦井提升機(jī)系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，因地制宜地應(yīng)用不同的PLC及變頻器和機(jī)械設(shè)備。本文只作為部分的參考，希望能給廣大的讀者帶來(lái)一些幫助。
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