1PLCPLC 在煤矿提升机减速保护中的应用实践在煤矿提升机减速保护中的应用实践吕 明济宁市运河煤矿摘要：随着可编程控制器（PLC）在工业控制系统中的广泛应用，煤矿提升机继电器控制系统逐步被 PLC 控制系统替代，同时，传统的提升机牌坊式深度指示器也逐步被淘汰，取而代之的是数码显示深度指示装置。由于传统的提升机减速段限速保护大多是靠安装在深度指示器上的限速凸轮板自整角机与磁放大器配合来实现，随着深度指示器的在提升机控制系统中的退出，提升机减速段的限速保护必然要采取新的形式来实现。编程步骤如下:1、根据提升机的具体设计要求来确定减速曲线，2、根据减速曲线来设定过速曲线，3、在 PLC 安全回路内实现减速过速保护4、在现场根据实际情况进行调试。煤矿提升机的运行一般分为五个阶段：加速等速减速爬行停车，减速段限速保护是指在提升机减速过程中，当提升机速度超过给定速度的 10%时，保护动作，实现安全制动，以确保提升安全。随着可编程控制器（PLC）在工业控制系统中的广泛应用，煤2矿提升机继电器控制系统逐步被 PLC 控制系统替代，同时，传统的提升机牌坊式深度指示器也逐步被淘汰，取而代之的是数码显示深度指示装置。由于传统的提升机减速段限速保护大多是靠安装在深度指示器上的限速凸轮板自整角机与磁放大器配合来实现，随着深度指示器的在提升机控制系统中的退出，提升机减速段的限速保护必然要采取新的形式来实现。PLC 控制器功能强大，方便易用，可以采取多种形式实现减速段限速保护。我们以运河煤矿副井提升机为例来介绍具体编程过程。该矿井深为 515m,提升机配置 PLC 为三菱 FX280MR 中央单元，FX21HC 高速计数模块，FX24AD 模数转换模块，最大提升速度 9.42m/s,爬行速度为 0.5m/s,减速度为 0.7m/s2，滚筒直径 2.8m,光电编码器每周 2048 个脉冲，提升机的速度值由测速发电机测得的电压信号经过 FX24AD 模块变换后进入 PLC 数据寄存器 D1，最大值调整为 1600。编程步骤：首先是要根据提升机的具体设计要求来确定减速曲线，在减速曲线确定后，再根据减速曲线来设定过速曲线，然后在PLC 安全回路内实现减速过速保护，最后在现场根据实际情况进行调试。一、减速给定曲线的设定提升机减速曲线可以根据时间速度原则和位置速度原则来设定。1、时间速度减速曲线的设定方法3提升机速度图 1V(m/s)(s)tVmaxVc3t3a根据 vt=v0+at式中：vt任一时间速度 v0 初速度 t加速时间 a加速度在提升机的减速段：v0=vmax a=a3式中：vmax提升机等速运行速度a3设计加速度vc爬行速度vt= vmax + a3t那么，该提升机由等速段（vmax）减速至爬行段（vc）所需时间时间 t3为：由于 vmax=9.42m/s a3=-0.7 vc= vt =0.5m/st3= （vt- vmax）/ a3=(0.5-9.42)/-0.7=12.74s由于在等速段 9.42m/s 时 PLC 内部数据寄存器 D1 对应的数值为1600，大约是 vmax的 170 倍，根据，vt= vmax + a3t170 vt =170 vmax +170 a3t4170 vt =1600-119 t170 vt 即为提升机在减速段任一时间 PLC 内部的减速给定值，根据上述关系可以对 PLC 进行编程，具体程序为：340 LDI M83 减速点 341 OUT T220 K1200 减速时间 344 MOV T220 D170 349 MUL K119 D170 D172 356 DSUB K1600 D172 D175 减速给定斜线 369 DADD D175 K160 D178 过速斜线 382 DCMP K160 D178 M370 395 MPS 396 LD M370 397 OR M371 398 ANB 399 DMOV K16O D178 408 MPP 409 DCMP D1 D178 M3742、位置速度减速曲线的设定方法：图 2Vc2stvS(m)tsVa13ssSV(m/s)Vmaxxs根据图 2，由于：S2 / Va=St / Vt Va= Vmax- Vc 5提升容器在减速至爬行段任意一点的速度 Vt为：Vt=St* Va / S2正向提升：Vt=(S1+S2)(S1+SX)* Va /S2反向提升：Vt=(S3+St)-S3)* Va /s2 S=515(m) 井筒深度S3=10(m) 设计院设计值通过上面我们求得的减速时间 t3=12.74s 根据 s=v0t+1/2*at2,可以计算出减速距离 S2S2=9.42*12.74+1/2*(-0.7)*12.742=120-56.8=63.2(m)S1=S-S2-S3=441.8(m)在 PLC 控制器内部深度值是由光电编码器的计数来确定，根据滚筒直径和光电编码器每周脉冲个数可以算出每米脉冲个数为 233个，提升容器在井筒中的运行距离与 PLC 控制器内部光电编码器相对应的数值为：S1*233=102940 S2*233=14725 S3*233=2330(S1+S2)*233=117665 Va在 PLC 内部对应的测速值为：Va =Vmax-Vc=9.42-0.5=8.92(m/s)8.92x170=1516.4 我们取 1516那么，在正向提升减速段 PLC 内部减速给定值为：170 vt=(S1+S2)(S1+SX)*170 Va /S26=(S1+S2)(S1+SX)*170 Va /S2=（(S1+S2)*233(S1+SX)*233）*170 Va/S2*233=（117665(S1+SX)*233）1516/14725其中(S1+SX)*233 为光电编码器实时数值在反向提升减速段 PLC 内部减速给定值为：170 vt=(S3+St)-S3)*170 Va /S2=(S3+St)*233-S3*233)*170Va/S2*233=(S3+St)*233-2330)*1516/14725其中(S3+St)*233 为光电编码器实时数值由此，可以对 PLC 进行编程，具体程序为：207 LDI M83 减速点 208 DMOV D200 D220 光电编码器深度值 217 MPS 218 AND M530 正向提升 219 DSUB K117665 D220 D222 232 MRD 233 AND M532 反向提升 234 DSUB D220 K2330 D222 247 MPP 248 DMUL D222 K1516 D224 261 DDIV D224 K14725 D226 减速给定斜线 274 DADD D226 K160 D228 过速斜线 287 DCMP K160 D228 M377 300 MPS 301 LD M377 302 OR M378 303 ANB 304 DMOV K160 D228 313 MPP 314 DCMP D1 D228 M374 测速信号根据以上两种减速曲线设计方法可以看出，采用时间速度减速设计方法程序较为简单，但是存在用低速下放物料时，过减速点后容易出现过速动作现象，而采用位置速度原则程序相对复杂，7但可以克服时间速度减速方法的缺点，每个矿井可以根据自身实际来选择具体采用何种方法。二、过速曲线的设定根据设定的减速曲线 D175 或 D226，可以确定过速曲线，同时为了防止提升机进入爬行段后减速过速曲线值（D178）继续下降，我们在过速曲线下降到一定值时（爬行速度值加保护值，在该提升机中为 160）,将 160 传送给 D178,使该值保持不变。三、实现安全保护当过速曲线确定后，我们用测速值 D1 与过速值 D178 比较，当D1 大于 D178 时，经过 0.5 秒的延时，使串联在 PLC 安全回路中的中间继电器 M374 动作，断开安全回路，实现安全制动。四、现场调试由于受 PLC 扫描周期以及外围元件反应时间的影响，在实际应用过程中，过速保护曲线会与理论减速曲线有所偏差，可以根据实际情况，通过对各个参数的调整使其符合现场应用要求。综上所述，可以看出，采用 PLC 控制器完全可以实现提升机在减速段的过速保护，同时与磁放大器凸轮板减速保护系统相比外部电路简单，调试过程方便，性能更为可靠。