[PLC与变频器在煤矿生产中应用价值探讨]沈阳变频器维修电话

　　摘要： 本文通过对PLC和变频器在煤矿生产中的应用，从系统组成、控制功能、保护功能、性能特点等方面进行了分析，从中体现了这种控制系统与传统继电器-接触器控制系统的比较，在可靠性、技术指标、安全性、经济性等方面的优越性，从而坚定了使用者推广新技术应用的信心和决心。
　　Abstract： Through the application of to PLC and inverter in coal mine production， this article analyzes the system structure， control function， protection function， performance characteristics and other aspects， which embodies the superiority of this control system in reliability， technology index， safety， economy and other aspects compared with the traditional contactor relay control system， thus the confidence and determination to promote the new technology is firmed.
　　关键词： PLC；变频器；煤矿；应用
　　Key words： PLC；inverter；coal-mine；application
　　中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0094-02
　　1 可编程控制器（PLC）及其特点
　　1.1 什么是可编程控制器 可编程控制器是一种工业计算机控制器件，针对条件恶劣的工业环境而设计。利用存储器来存储管理程序以及各种应用程序，如逻辑控制、顺序控制、定时控制、计数控制等，其输入信号可以是数字信号或模拟信号、输出控制对象可以是机械的逻辑工作状态或是生产过程连续变化过程。
　　1.2 PLC的特点
　　1.2.1 编程方法简单易学 程序采用电气技术人员熟悉的类似于继电器电路图结构的梯形图程序，形象直观，易学易懂。
　　1.2.2 功能强大，性价比高 PLC在内部集成了成百上千个可供用户使用各种编程元件，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器等，其功能完全可以取代传统控制中的各种继电器-接触器，甚至于控制功能更为强大，且具有很高的性价比。
　　1.2.3 配件种类多，能适应各种工控对象 为适应各种控制对象的需要，PLC产品采用模块化形式，具有各种功能的硬件装置，用户可根据实际需要能灵活配置系统，组成满足控制需要的控制系统，即能满足要求，又经济合理。但控制要求发生变化时，硬件系统几乎可以不作改变或很小的改变，只需要修改用户程序，就可以适应控制要求的变化。
　　1.2.4 可靠性高，抗干扰能力强 PLC用软件代替中间继电器和时间继电器，控制电路中仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线大大减少，因为触点接触不良造成的故障大为减少。
　　1.2.5 控制系统设计快、安装和调试工作量少 由于PLC用软件替代了继电器-接触器控制系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使硬件设计、安装和调试工作量大为减少。
　　而PLC的梯形图程序可以用经验法或顺序控制设计法来设计。编程方法规律性强，容易掌握。因此，软件系统的设计需要的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
　　程序的调试可以采用仿真运行和在实验室模拟调试，从中可以解决多数的逻辑功能不能满足控制要求之类的问题。待硬件接线完成后，通常在现场的调试中发现的问题可以通过程序修改解决，系统调试时间短。
　　1.2.6 维修量小 PLC本身的故障率极低，一旦出现故障时，也可通过自诊断功能很快找到故障原因。而外部的硬件故障，可以通过PLC上的输入、输出点的发光二极管状态来缩小故障范围，方便查明故障原因和故障地点，一旦找到故障原因，用更换模块的方法迅速排除故障。
　　1.2.7 体积小，能耗低 PLC具有很高的集成度，传统控制中的大量继电器都可以取消不用，减小了系统的体积，同时也减小了能耗，可以节省大量的费用。
　　2 在矿山提升机上的应用
　　煤矿提升机是有生产过程中的重要设备，提升机的安全、可靠运行，直接关系到煤矿的安全生产和经济效益。提升机运行特点是反复性的启动加速→匀速→减速→爬行→停车。提升机对拖动控制的要求主要有：
　　①4象限运行。②调速平滑性好，精度高。③准确可靠的速度给定。④准确的行程控制和显示。⑤全面的故障保护和监视。⑥可靠的制动控制。
　　根据提升机对电控系统的要求，电气控制方式有传统的绕线式异步电动机转子串电阻调速和目前推广使用的变频调速。
　　绕线式异步电动机转子串电阻调速使用设备多、故障率高、调速范围小，平滑性差、能耗大、噪声大、速度的稳定性不好、调速时电流冲击大、安全性和可靠性都比较低。
　　变频调速系统大大简化了转子串电阻调速的系统结构，调速范围大、可实现无极调速、速度稳定性好、节能效果显著、安全性和可靠性都有非常明显的提高。
　　变频调速的提升机系统主要由电源柜、变频器、PLC控制台、操作控制台和各种传感器等几部分组成。
　　电源柜向电动机、变频器、PLC控制台、操作控制台提供工作电源。
　　PLC控制台实现运算控制，监视运行状况，故障时实现保护和显示。
　　变频器用于在启动、加速、减速等过程中对电动机进行调速。 　　PLC控制系统的优点体现在：①实现软启动软停车，减小了机械冲击和对电网电流冲击，使提升系统和电网运行更加稳定可靠。②PLC与各个传感器构成闭环控制，触摸屏的人机界面时时监测系统运行情况，简化了系统构成，减小了人工劳动强度。③实现了无级调速。调速范围宽，调速平滑，无冲击感。④采用液晶触摸屏组态界面，设有监控主界面、闸控液压站界面、后备保护界面、故障查询界面、电源监控界面、变频器运行界面、提升信号状态界面等。⑤安全保护完善。⑥可实现系统4象限运行，能量直接回馈电网，且不受回馈能量大小的限制，保证了提升机运行时可频繁的停车，启动及换向，节约大量电能。
　　3 在胶带运输机中的应用
　　胶带运输机是一种连续运输机械，其运输量大，可靠性高，是大中型煤矿井下运输的首选运输方式。为提高胶带运输机的可靠性和安全性，采用集中监控，并实现综合保护，具有重要的意义。
　　3.1 控制系统组成 胶带运输机系统采用全分布式控制结构，主要由井下控制站和操作台构成，操作台设置在地面调度室内。控制器件采用可靠性极高的PLC，控制主站与各控制分站之间采用了开放式网络结构，而控制分站与各种传感器之间采用距阵结构联接，控制主站与操作台的监控机之间是通过总线网络进行联接。控制分站的功能是数据采集和控制，通过监控，对整个胶带运输机系统的各种设备实现集控和监测。
　　3.2 性能特点 ①核心器件采用PLC，系统结构简单清晰，可靠性高，实时性好。②全分布式控制结构的安全性较高，当地面或网络发生故障时，井下仍可实现集控运行或就地控制，提高了工作的可靠性。③组态界面直观，便于操作，且功能齐全。④网络速度快，控制距离远，易于系统扩展，系统扩展时，增加节点，并可修改程序即可。⑤系统工作可靠，维护工作量小，管理和运行费用较低。控制器和网络可靠性高，维护工作量小。
　　3.3 控制功能 ①实现胶带运输机的集中监控监测，可实时监控监测系统的运行参数，对采集的实时运行参数，采用报表、图形等直观形式来显示。②控制方式灵活多样，控制系统采用集控自动/集控手动/就地控制等三种方式，并可根据需要进行转换。通常在正常生产时采用自动方式，此时，系统预设程序由控制台自动控制；在特定条件下需要分别操作时，采用集控手动方式，此时系统间各设备无闭锁和联动关系；需要检修或调试时采用就地控制，此时在现场手动操作各台设备。③实时过程控制，分析采集的参数，各系统自动完成过程控制。④运行中的监测数据均可实时查询并存储，采用一些直观的图表方式进行分析。⑤故障报警，当系统中设备发生故障时，显示器上将反映故障点、故障类型等，还可实现声光报警并进行故障存储和实时打印。
　　3.4 保护功能 ①在胶带运输机的给煤点设置堆煤保护和纵向撕带保护，保障正常运行。②跑偏保护，在胶带运输机上每隔50米左右设置跑偏开关，轻微跑偏时发出报警信号，严重跑偏时实现停车保护。③松带自动调节，当松带检测传感器发出松带信号时，通过设置的胶带拉紧装置，在PLC控制下进行胶带张力自动调节。④沿线急停保护，在胶带运输机上每隔50米左右设置急停拉线开关，紧急情况下可随处进行紧急停车，以保证设备和人身安全。⑤带速保护，设置胶带速度传感器，胶带超速及打滑减速时实现停车保护。⑥堆煤保护，在胶带运输机机头安装堆煤传感器，发生堆煤现象是实现停车保护。⑦温度保护，但温度超限时，安装在主滚筒上的温度传感器发出报警信号，并通过自动撒水装置对主滚筒进行降温。⑧烟雾保护，当烟雾浓度超限时，巷道中的烟雾传感器发出报警和断电保护，防止火灾事故的发生。
　　4 在矿井排水中的应用
　　采用PLC控制技术和变频器变频控制技术对煤矿井下排水系统的多台水泵进行监控和闭环调速控制，实现自动排水，并通过监控网络系统实现远程监控是目前一种先进的控制方式。
　　4.1 系统组成 控制系统由计算机—PLC构成一个2级的监控系统，上层（管理层）由普通个人计算机组成，执行层由PLC控制系统组成。
　　4.2 系统功能 通过传感器检测水仓液位、水流量和水泵的运行参数，将检测参数送至PLC中，由PLC进行运算控制。同时PLC通过监控网络与地面控制室的上位机进行通讯，实现上位机的远程监测。控制系统有3种控制方式：①自动控制，PLC根据采集的水位参数对进行闭环控制，根据水位情况决定投入运行的水泵数量，保证水仓的水位保持在合理位置；根据流量传感器采集的流量决定投入几个排水管路数；根据水位变化情况，由变频器对水泵电机进行变频调速控制，实现恒水位排水；同时还可以自动切换各台水泵的运行时间，保证每台水泵运行时间合理。②手动/半自动控制，手动控制保持传统的控制方式，由外部电路来各台水泵的启动停止控制；而半自动控制由人工选择开哪台水泵和开几台水泵，但水泵的启动和工作仍由PLC自动完成。③远程监控，上位机通过网络与PLC交换数据，可实时显示排水系统的各种运行参数，还可在上位机通过对PLC远程写操作来设定自动控制系统的控制参数、换泵时间等，实现远程控制。
　　4.3 性能特点 具有可靠性高、实时性好等特点，并可以优化运行、提高效率，延长系统设备运行寿命，减少操作人员工作量。根据电价的峰谷电价的不同，合理安排排水时间，既可保障安全，又可减小电费开支。同时，本系统保留了人工手动控制的功能，其由外部电路实现，在监控系统检修或故障时作为替换控制。
　　参考文献：
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　　[2]刘青菊.PLC在胶带输送机上的应用.神华科技，2011，04.
　　[3]汪相进.PLC和变频器在矿井提升机上的应用.科技信息， 2010，05.
　　[4]李利青.PLC在矿井主排水系统自动化平台及远程监控系统的应用，2008，10.

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