1 概述

　　目前，我國絕大部分礦井提升機(jī)(超過70%)采用傳統(tǒng)的交流提升機(jī)電控系統(tǒng)(TKD-1i為代表)。經(jīng)過多年的發(fā)展，TiD-A系列提升機(jī)電控系統(tǒng)髯然已經(jīng)形成了自己的特點(diǎn)，然而，其不足之處也顯而易見，如果采用PLC技術(shù)對TKD-A電控系統(tǒng)進(jìn)行改造并保持操作方式、按鈕、開關(guān)、主令控制器作用不變，則用戶使用起來將非常方便，不需要適應(yīng)期.同時(shí)可以利用FLC的高速計(jì)數(shù)功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能、故障檢測及診斷功能、信號(hào)顯示功能等來增加一些新的控制功能，則系統(tǒng)安全性將大大提高，運(yùn)行將更加平穩(wěn)、準(zhǔn)確。改造后的系統(tǒng)能夠滿足礦山生產(chǎn)的苛刻要求，而且投資相對較少。性價(jià)比較高，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

2 基于PLC的控制電路設(shè)計(jì)

　　2.1 控制電路組成原理

　　基于PLC技術(shù)的副井交流提升機(jī)電控系統(tǒng)控制電路組成結(jié)構(gòu)，主要由以下5部分組成:高壓主電路(包括高壓換向器、電動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)柜、動(dòng)力制動(dòng)電源)、主控PLC電路、提升行程檢惻與顯示電路、提升速度檢測與顯示電路、提升信號(hào)電路，其中高壓主電路部分仍采用原電路。

　　當(dāng)井口或井底通過信號(hào)通信電路發(fā)出開車信號(hào)后，開車條件具備。司機(jī)將制動(dòng)手柄向前推離緊閘位置，主電動(dòng)機(jī)松閘。司機(jī)將主令控制器的操作手柄推向正向(或反向)極端位置，主控PLC通過程序控制高壓換向器首先得電，使高壓信號(hào)送人主電動(dòng)機(jī)定子繞組，主電動(dòng)機(jī)接人全部轉(zhuǎn)子電阻啟動(dòng)，然后依次切除8段電阻，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速，最后運(yùn)行在自然機(jī)械特性上。交流提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出2列AFB相脈沖，分別接到主控PLC的高速計(jì)數(shù)器H5C0的AIB相脈沖輸人端，由主控PLC根據(jù)A/B脈沖的相位關(guān)系，自動(dòng)確定HSCO的加、減計(jì)數(shù)方式。根據(jù)HSGO的計(jì)數(shù)位，就可以計(jì)算出提升行程并顯示。同時(shí)只把旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A相脈沖接到主控PLC的高速計(jì)數(shù)器r}rSC 1的A相脈沖輸人端，主控PLC進(jìn)行加計(jì)數(shù)。根據(jù)H5C1在恒定間隔時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值，就可以計(jì)算出提升速度并顯示。

　　交流提升機(jī)需要?jiǎng)恿χ苿?dòng)減速時(shí)，司機(jī)應(yīng)先將正力減速開關(guān)2HK手柄置于左45°位置。當(dāng)提升行程檢測與顯示電路檢測到減速點(diǎn)時(shí)，主控PLC通過程序控制主電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)切除，延時(shí)0.6s后系統(tǒng)投人動(dòng)力制動(dòng)減速，加速接觸器2JC-4JC為按照速度原則控制作好準(zhǔn)備。動(dòng)力制動(dòng)減速時(shí)，制動(dòng)電流的大小根據(jù)實(shí)際速度與給定速度的偏差來調(diào)整:速度偏差信號(hào)經(jīng)電子放大器放大后，由晶閘管觸發(fā)整流裝置白動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力制動(dòng)電流的大小，以滿足給定速度的要求。

　　2.2 主控PLC控制電路設(shè)計(jì)

　　該改造系統(tǒng)選用德國西門子公司生產(chǎn)的S7- 200PLC，它由GPU226主機(jī)單元及6個(gè)擴(kuò)展單元組成，實(shí)際提供開關(guān)量輸人點(diǎn)(I)56個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)(Q) 72個(gè)，模擬量輸出(AQW) 2路，多出的11個(gè)開關(guān)量輸人點(diǎn)(I3、4個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)(Q)和I路模擬量輸出(AQW)可作為擴(kuò)展

　LK-1至LK-11為主令控制器觸點(diǎn)，211K-2至2HK-8為正力減速開關(guān)觸點(diǎn)，1 HK-3至1HK-8為調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點(diǎn)，bAK至10 AK為調(diào)繩離合器開關(guān)，Q1和Q2為調(diào)繩行程開關(guān)，JXK5為調(diào)繩安全聯(lián)鎖開關(guān)，1JC-8JC為加速接觸器，D2.1為動(dòng)力制動(dòng)中間繼電器，ZZJ、FZJ和XZJ為高壓換向器的中間繼電器，Jc}為制動(dòng)油泵接觸器，JC2 為潤滑接觸器, JC3為動(dòng)力制動(dòng)電源接觸器，G1為五通閥電磁鐵。

FW1-2至FW7-8為過卷復(fù)位開關(guān)觸點(diǎn)，n2K一I和n}K一2為制動(dòng)手柄閉鎖開關(guān)，1QA和1TA為動(dòng)力制動(dòng)電源通斷按鈕，2QA和2TA為制動(dòng)油泵啟停按鈕，3QA和3TA為潤滑油泵啟停按鈕，JXK-8為腳踏制動(dòng)開關(guān)，YJJI為制動(dòng)油過壓開關(guān)，YJJ2為制動(dòng)油過熱開關(guān)，YJJ3為潤滑抽過壓開關(guān)，G2為四通閥電磁鐵，G3為安全閥電磁鐵，GZJ為工作閘繼電器，1eh至7eh為各種信號(hào)顯示，4eL為制動(dòng)油泵工作信號(hào)顯示，5eL為潤滑油泵工作信號(hào)顯示，DL為減速鈴信號(hào)。

　　交流提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)由PLC電路擴(kuò)展單元EM223模塊實(shí)現(xiàn)，輸出顯示由LED完成。

3 PLC控制軟件設(shè)計(jì)

　　(1)初始化子程序用于對高速計(jì)數(shù)器HSCC0和HSC1進(jìn)行以下操作:寫控制字，定義工作模式，清零，寫設(shè)定值，設(shè)置定時(shí)中斷，連接中斷，啟動(dòng)計(jì)數(shù)。

　　(2)制動(dòng)汕泵、潤滑油泵、動(dòng)力制動(dòng)電源、五通閥電磁鐵、四通閥電磁鐵和安全閥電磁鐵等的控制屬于交流提升機(jī)安全運(yùn)行所需輔助設(shè)備的控制。

　　(3)調(diào)繩信n制動(dòng)油過壓信號(hào)、制動(dòng)油過熱信號(hào)和潤滑油過壓信號(hào)的顯示控制用于交流提升機(jī)工作狀態(tài)的顯示控制。

　　(4)減速信號(hào)回路和減速信號(hào)鈴用于減速控制并且發(fā)出鈴聲提示信號(hào)。

　　(5)提升信號(hào)回路用于對交流提升電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或減速作好準(zhǔn)備。

　　(6)自動(dòng)換向工作回路和手動(dòng)正反轉(zhuǎn)工作回路分別用于自動(dòng)和手動(dòng)方式下對交流提升電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。

　　(7)安全回路用于防止和避免交流提升機(jī)發(fā)生意外事故。

　　(8)定時(shí)器控制回路和轉(zhuǎn)子電阻通斷控護(hù)制用于交流提升電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或減速時(shí)的轉(zhuǎn)子電阻切換控制。
 
　　(9)動(dòng)力制動(dòng)回路用于動(dòng)力制動(dòng)電源的投人與切除控制。

　　(10)腳踏制動(dòng)聯(lián)鎖和工作閘繼電器用于交流提升電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制。

4 結(jié)語

　　該系統(tǒng)采用的技術(shù)改造方案完善了信號(hào)閉鎖功能、停車功能、減速點(diǎn)控制功肥等，還可以方便地?cái)U(kuò)展建立提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)，也可與互聯(lián)網(wǎng)連接。實(shí)現(xiàn)提升機(jī)運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、故障診斷和保護(hù)。該系統(tǒng)的控制程序已通過PLC編程軟件模擬仿真，若進(jìn)一步進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和完善后，即可投入實(shí)際生產(chǎn)。該技術(shù)改造方案符合我國副井提升機(jī)的生產(chǎn)特點(diǎn)，把國產(chǎn)交流提升機(jī)的電控技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平。