PLC技术在稳车集中控制系统研究与应用.doc

1、PLC 技术在稳车集中控制系统研究与应用摘 要本文介绍了一种在矿山立井井筒施工中，应用 PLC 技术集中控制多台稳车的技术。该项技术具有安全、可靠、高效，控制线路简单，操作方便，升级及扩展站点、功能容易等优点。此项技术及所设计的设备在中国华冶科工集团有限公司在建的建龙集团龙新矿业副井（本溪思山岭副井）建井上的应用，取得了良好效果。 关键词立井施工 稳车 PLC 技术 集中控制 中图分类号：TD63+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0234-01 引言 目前我国矿山立井井筒施工，大量设施需要稳车悬吊，如吊盘、整体模板、排水管、风筒、压风供水管等。过去，稳车上所配

2、电机一般采用绕线式异步电动机，采用凸轮控制器切电阻调速控制。一台稳车配一套普通控制系统，控制柜内采用普通继电器配合启动电阻单独控制，稳车电动机控制电路复杂，接触器和电阻器等容易损坏、运转调速不均匀，直接带负荷启动时不仅对供电电网形成严重冲击，而且对设备损害大，故障率高，特别是稳车群集控运行更是困难，无法使其平衡运行1。需要多台同步起、降时，单人操作非常困难，只能依次开动，容易卡住，酿成事故，效率低。如用普通按钮和指示灯做成集控柜，非常大，按钮和指示灯非常多，操作非常困难，线路复杂，维护起来麻烦2。随着PLC 技术的发展，将 PLC 技术应用于稳车集中控制成为现实3。为了保证集中控制的安全性，本

3、文采用 PLC 技术稳车进行控制，实现了多台稳车集中控制的功能，降低了故障发生率和防止了事故的发生，达到了生产运行和安全要求。本文以以思山岭副井掘砌工程稳车集中控制为例介绍其应用。 1 工程概况 本溪思山岭副井，井净径 10m，井深 1503.9m，悬吊各类施工设施共计使用 22 台稳车。其中 10 台吊盘兼稳绳稳车运行需要同步快速起降，吊盘倾斜度不能超过 15 度，不能出现因卡住等原因造成的过载事故。 吊盘兼稳绳：JZ-25/1800 10 台 整体模板：JZ-25/1800 4 台 中心回转抓岩机：JZ-25/1800 2 台 风筒：JZ-40/1800 2 台 压风供水管：JZ-40/1

4、800 2 台 排水管： 2JZ-25/1800 1 台 安全梯： JZA2-10/1800 1 台 2 设计理念 1）主控操作及显示采用大型触摸屏，不采用机械按钮操控，将控制操作及相关显示控制在一个方便操作及观察的很小的界面上。 2）主控电器采用 S7-300PLC 作主站，用程序控制分布式 I/O 从站实现同时多路输入、输出4，实现就地单动，远控单动或多台同步起、降。3 采用 PROFIBUSDP 总线通讯，主站与各站点之间通讯快，控制线路简单，只有一根两芯通讯线，各从站接近同时接到起降命令5。 4）每台稳车都有单独的控制柜。各单台稳车控制柜无严格要求，可以相同也可不同。但同时工作的稳车启

5、动柜控制方式必须相同。 5）在中央控制室允许情况下，每台稳车既可以远方控制又可以就地控制，既可以多台同时工作也可单台工作。 6）同时工作的稳车，可以任意组合。 3 现场应用 1）系统组成： CPU317-2DP 对二进制和浮点数运算有较高的处理能力；PROFIBUS DP 主站/从站接口，32 个从站；可用于大规模的 I/O 配置；可用于建立分布式 I/O 结构；可以选用 SIMATIC 工程工具；基于组件的自动化中实现分布式智能系统；CPU 运行需要微存储卡（MMC） 。 ET200M 是高密度配置的模块化 I/O，防护等级为 IP20；可用于S7-300 可编程控制器的信号、功能模板扩展；

6、是在 PROFIBUS 现场总线上的被动站（从站） ；最大数据传输速率为 12MBIT/S。 中央集中控制操作台，由带集成 2 个 DP 口的 S7-300 的 CPU317-2DP 作为主站，一个 DP 口用于调试和连接触摸屏，另一个 DP 口用于 DP通讯。触摸屏选用 MT4620-TE，12 寸屏，画面上的元件尽量大，便于观察和操作。另配相应的 I/O 输入、输出模块等元器件。每台稳车控制柜采用 siemens 公司的分布式 I/O 模块 ET200M 作为从站，另配 I/O 模块作输入、输出用。主站、从站采用 PROFIBUS-DP 总线通讯。其原理如图 1所示。 2）具体实施： 主控

7、操作台整个操作台只设一个通、断电按钮，所有指令输入及显示输出均在触摸屏上，触摸屏与 CPU317-2DP 用通讯线连接，依据设计理念及各台稳车的控制方式设计主控程序。 各控制柜柜上配就地操作的起、降按钮，就地及远控转换按钮，电机工作电压、电流指示，安全到位开关状态指示，电磁抱闸状态指示，输入、输出采用 I/O 模块，各输入、输出信号均进 I/O 模块。 触摸屏页面设计 竖井施工各类稳车虽然众多，但不同时工作。为操作方便，触摸屏设置为多页面，同时工作的稳车处于同一页面。本系统设置以下 7 个页面。 主页面：主要是作为各分页面快速转换用； 吊盘兼稳绳、中心回转抓岩机：10 台同步升降，亦可单台升降

8、，任意组合； 整体模板：4 台同步升降，亦可单台升降，任意组合； 风筒：2 台同步升降，亦可单台升降； 压风供水管：2 台同步升降，亦可单台升降； 排水管路：单台升降； 安全梯：单台升降； 图 2 为吊盘兼稳绳、中心回转抓岩机页面： 从上述页面，可以看出，该控制方式便于操作，无任何机械按钮，只需一人即可完成所有稳车的操作。同时，可随时观察到稳车的工作状态。 4 结束语 应用 PLC 技术的稳车集中控制系统，不再有杂乱无章的电缆布线，只有一个总线，使人一目了然，不宜发生故障，并简化维护；减少电缆数量，使结构井然有序。同时，安全可靠，调试简单，操作方便，程序容易更改。PLC 功能强大，可以随时扩展，增加稳车数量，通过本项目应用，该项技术极具推广意义。 参考文献 1 姚书波.浅议我国矿井提升机电气传动系统的发展J.科技信息，2007， （19）：227. 2 周淑萍.稳车集中控制系统J.中国建筑金属结构，2013， （11）：216. 3 李刚，王焕霞.立井施工新型吊盘稳盘装置的研制与利用J.煤炭工程，2011（5）：113-115. 4 龚仲华.S7-200/300/400 PLC 应用技术：提高篇M.北京：人民邮电出版社，2008. 5 周益明.PROFIBUS-DP 现场总线通信研究及智能从站设计D.南京：南京航空航天大学，2005.