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摘要：矿井提升机在矿山开采行业具有不可替代的重要作用，而传统的矿井提升机难以满足日渐多样化的工作需求。因此，本文基于对PLC技术和矿井提升机的系统分析，探讨将PLC技术应用于矿井提升机控制系统的可能性，以便提高矿井提升机的安全稳定和工作效率。
关键词：PLC；矿井提升机；控制系统；应用
引言
矿井提升机的作用是在地面和矿井井下之间输送煤炭、水等自然资源，矿井工作设备和工作人员等人力物力以便矿井工作有序进行。由于矿井提升机是工作人员往来地上地下的唯一工具，其控制系统的安全性能尤为重要。然而在实际工作中，采用继电器-接触器接线控制模式的传统提升机在操作、维修、保养等方面程序较为复杂，且运输范围有限，消耗的能源成本较高，不仅无法保证其安全性，也浪费了大量资源。为了解决这一难题，本文尝试探索新型基于PLC的矿井提升机控制系统的应用。
1.PLC技术
PLC全称为可编程逻辑控制器，是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置。PLC多应用于工业现场中，通过可编程序的存储器执行各种操作指令，以此来控制各种机械设备和工业生产流程。与传统的继电接触控制系统相比，它的优势在于采用以继电器梯形图为基础的简单指令形式，不需要操作人员具备专业的计算机编程技能便能进行程序编制、调查与试错。不仅克服了安全性和灵活性低、接线复杂、资源消耗大等弊端，也照顾到工业现场工作人员的使用习惯。
2.矿井提升机工作原理及类别
2.1 矿机提升机工作原理
矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，常用的工作方式是直流电机驱动或交流电机驱动。相比较而言，最初投入使用的直流电机驱动方式具备调速范围宽、四象限运行简便等特点，应用直流电机驱动控制转动频繁的矿井提升机可以说是非常实用。在交流电成熟于社会生活各个领域后，专业研究人员发现应用交流电机驱动来控制矿井提升机工作效率更高。进一步分析，交流变频装置可通过计算机执行控制命令，几乎能够实现实时控制。在实践中，许多企业采用交流电机驱动控制设备都有成效。
2.2 矿井提升机类别
在实际应用中，矿机提升机可依据用途、类型、井筒倾角等方面进行分类，全面掌握各种类别的矿井提升机及其功能和特点，有助于研究人员在学界更好开展研究、矿井工作人员在具体工作中效率更高。
首先，依据矿井提升机的用途进行分类，可分为主井提升机和副井提升机。主井提升机的主要作用是在矿山开采过程中运输矿石，副井提升机的作用则是运送机器设备、工作人员和其他废弃材料。根据矿井年产量的不同也会选择不同的提升容器，例如，30万吨矿石以上的会选择箕斗容器，罐笼和串车则用于运送30万吨以下的矿山矿石。
其次，依据矿井提升机的提升类型进行分类，可分为单绳缠绕式提升机与多绳摩擦式提升机。这两类进一步细分又可分为单卷筒、双卷筒、等直径、变直径四种。过去矿山开采行业常用变直径滚筒提升机，如今随着工作模式和工作设备逐渐成熟，能够保证效果和质量的直径圆柱型滚筒的单绳缠绕式提升机成为更多人的选择。
再次，依据矿井提升机的井筒倾角进行分类，分成立井式与斜井式。如果井筒倾角过大或者过小，需要选择胶带输送机顺利完成矿石提升。
3.PLC矿井提升机控制系统的应用
将PLC应用于矿井提升机中，则整个矿井提升机控制系统由PLC、供电电路、安全保护回路、信号采集回路、变频器、减速器、电机、机械闸等部分组成。
PLC在嵌入设计中，输入开关量、模拟量以及输岀开关量、模拟量的数量等指标和数据必须与控制系统要求的功能数量一致，并作为整个提升机系统的中央控制单元。PLC发出的信号指令通过变频器转换成相应的转速保证电压控制电机的良好运行。而工作人员需要操作的仅是通过操作台和PLC系统确认各种指令。
3.1 供电电路
提升机控制系统由直接接入电网380 V的交流电作为主要供电电源，在遭遇停电时，作为备用的接入蓄电池的直流电源将会排上用场，保证工作人员的人身安全。两种电路综合使用的设计体现出设计师的较强生命安全至上的人文关怀，在一定程度上能大幅减少安全生产事故。
3.2 安全保护回路
除了供电电路交叉设计之外，提升机控制系统还有第二道安全枷锁，即安全保护回路。一个是软件保护回路，主要通过PLC发布相应的程序控制命令来实现保护作用。另一个是硬件保护回路，这个保护回路与PLC无关，而是通过继电器来进行控制。执行方法不同的两条回路分别在各种不同的险情发生时依据各自特点选择适合的保护回路，险情不同需要采取的拯救措施也不一样，这样可以确保矿井提升机能够安全平稳工作。
若工地现场发生了严重的故障并被提升机控制系统接收到相关信号，那么硬件保护回路则会启动，将控制指令权限发给继电器，继而继电器发出指令传给变频器，提升机得到紧急制动。若工地现场无重大事故和人员伤亡，只是部分器械发生了轻微的故障，那么提升机控制系统会接受到另一种不同的故障信号，同时启动软件保护回路，以PLC为主要控制系统进行保护。
3.3 信号采集回路
信号采集回路涉及到行程开关、压力传感器、编码器等内容。井筒上一般会有上过卷开关、上终端开关、上减速点开关等十余个行程开关。传感器则遍布于液压站、润滑站、制动泵等关键位置，用于测量压力和温度等各项指标。
3.4注意事项
PLC 控制系统在软件方面的设计关键是要保证控制、安全和报警回路的平稳运行。
控制加减速是控制回路的主要工作，方式是电阻调控。举个最简单的例子，在开车过程中，一般是依据指令信号发车，接到下一个停车指令，再开始减速，最终停在固定的停靠点。脚踏动力制动是在脚踏动力制动以后，司机根据速度的要求切除电阻。
安全回路是当工地现场出现紧急情况时启动的处理方式，做法是迅速断开正反转回路。
报警回路则是在发生安全故障之后进行预警，控制灯不断闪烁，以此来表示报警命令已发出，请求操作台的工作人员及时处理。
对于硬件系统要求而言，主要是要实现PLC和系统其他各组成部分的协调配合，提高整个控制系统的工作效率。首先需要测速回路为PLC 的控制提供准确的速度信号，为PLC 提供准确数据。其次，需要深度指示器提升行程信号。当有故障信号输入时PLC 要及时的做出相应的处理，确保其正常运行。最后是操作监视平台，这一平台是非常重要的，操作人员主要是在这一平台上完成对提升机的操作，处理这种情况。另外，动力制动电源柜是发送动力制动命令的。
4.结语
在矿井提升机控制系统中运用PLC技术是推进矿山开采行业向前发展的关键举措。当前，研发设计师可以根据当前矿井提升机系统的运行现状，尽力优化计算机组网和其他功能，保证PLC 中央控制系统更加健全。
当前PLC 技术的应用范围越来越广泛，由于其网路布局较为广泛，密度也比较大，将会在机电一体化当中取得良好运用。将来PLC 技术在电气设备当中的应用越来越多，保证通讯工具更加完整，控制系统的操作界面更加人性化。由于我国矿井提升机设备的快速发展，将PLC 技术应用到自动化控制系统之中，能够更好的提高各项电气设备安全性能。由于网络技术的全面发展，矿井提升机系统当中的PLC 技术自动化程度不断提升，这也满足了当前智能社会的发展要求。
综上所述，现实社会市场竞争愈发激烈，每个行业都面临着严峻竞争形势。机电生产行业结合PLC 技术优势，创新生产模式与流程，打破常规生产模式的限制，促进行业生产质量与效率的提升，推动我国社会主义现代化建设，提升我国工业生产水平。矿井提升机中合理利用PLC技术，保证提升过程中的安全性与可靠性，简化提升过程并方便操作，降低工作负荷。
参考文献：
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