吴姗姗
【摘 要】随着无极绳绞车被广泛应用在煤矿运输系统中，其对电气控制的要求也越来越高。本文提出的一种基于PLC的无极绳绞车电气控制系统设计方法，不仅可以实时监测无极绳绞车运行状态，还能在发生故障时及时报警提示，防止事故发生。与传统的控制系统相比，该系统稳定性强、成本低，具有良好的市场前景。
【关键字】PLC;无极绳绞车;电气控制
中图分类号： TD52 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）01-0106-002
0 引言
随着我国经济的飞速发展，煤碳工业已成为我国工业生产中的重要行业。然而伴随着煤炭工业的发展，煤矿辅助运输在煤矿运输系统中的重要性日益凸显[1]。作为煤炭辅助运输的重要组成部分，煤矿辅助运输设备的安全性也越来越受到人们的重视。我国煤矿辅助运输设备多采用绞车、蓄电池机车等，但煤矿井下环境多变复杂，使用传统的运输方式无法将运料、设备直接运送到采煤工作面。无极绳绞车适用于煤矿井下复杂环境的运输，具有载重量大的特点。它能将运料和设备从地面或者井下车场直接运送到采煤工作面，解决了传统运输方式无法实现的难题[2]。无极绳绞车作为煤矿运输的重要设备被广泛应用于煤矿运输中，因此设计出一个稳定性强，安全性高的电气控制系统控制其安全稳定地运行，以保证煤矿运输的安全变得就尤为重要。本文提出了一种基于PLC的无极绳绞车电气控制系统设计方法。该系统具有工作运行稳定，可靠性强，成本低的特点。
1 基于PLC的无极绳绞车电气控制系统的组成设计
本文提出的基于PLC的无极绳绞车电气控制系统针对煤矿安全运输实际情况设计的。该系统包含了PLC控制箱、操作面板、速度传感器、过卷开关、触摸显示屏、语音报警单元等部分[3]。该系统通过PLC控制箱对无极绳绞车运行进行控制，将速度传感器等检测到的信号转化处理，由触摸显示屏实时显示，实现了对无极绳绞车的实时监控。其不仅可以控制无极绳绞车的启动停止、调速、正反转以及自动加减速，还可以对机头机尾过卷、超速、欠速以及急停等进行报警保护，而且具有打点、通话、起车预警、岔道告警等功能，在绞车出现故障时能够及时停车，保证绞车安全有效地运行。与传统的无极绳绞车电气控制系统相比，该系统具有低成本，抗干扰能力强，可靠性高的特点。系统组成框图如图1所示。
2 系统的硬件设计
2.1 PLC控制箱
PLC控制箱由PLC控制模块、模拟量输入模块和电源模块组成。速度传感器采样的模拟量通过模拟量输入模块送入到PLC中，PLC经过处理后发送信号来控制外部设备动作。电源模块实现给PLC控制模块提供电源的功能。
2.2 控制面板
控制面板分别设置了启停、轻载、重载、复位、急停、上过卷旁路、下过卷旁路等按钮。操作人员通过控制面板的各个按钮向PLC发出控制要求，PLC根据接收到的信息来控制绞车的运行。根据控制要求和控制对象的不同，可以在控制面板上设置不同的控制按钮以满足用户不同的需求。
2.3 速度传感器和过卷开关
速度传感器产生脉冲信号并发送给PLC控制箱，PLC控制箱接收后进行分析处理，根据分析结果产生相应的动作，从而实现对绞车位置和速度的实时检测[4]。绞车的机头，机尾和起始位置都各自安装一个过卷开关，在其运行到起始位置时，开关动作位置清零，避免了产生累计误差而造成的错误停车;PLC控制箱一旦检测到过卷信号，机头、机尾的过卷开关就会相应动作，PLC控制箱发出停止信号，绞车停止运行，从而实现了对绞车的过卷保护。
2.4 触摸显示屏
触摸显示屏选择的是型号KC01-102T的本安型触摸显示屏。该显示屏相较于传统的液晶显示屏，具有操作简单、安装携带方便的特点。通过其与PLC控制箱连接通信，操作人员能实时查看绞车运行情况，对各个参数进行设置，真正实现了人机交互。
2.5 语音报警模块
PLC控制箱通过RS485通信接口向语音报警模块发送状态信息，语音报警模块接收到信息后做出语音报警。绞车运行到上坡、下坡等位置时语音报警模块会发出语音报警提醒操作人员，操作人员可根据语音报警内容做出相应的操作，从而保证了绞车在井下运行的安全性。绞车运行过程中突发故障时，语音报警模块会发出报警，通知操作人员紧急停车。
3 系统的软件设计
3.1 触摸显示屏软件设计
触摸显示屏软件使用的ExibⅠ组态软件进行设计。在絞车运行时，井下操作人员可以通过触摸屏模拟的绞车运行情况实时查看绞车的位置、速度及其他状态信息，如图2所示。当绞车遇到超速、欠速、过卷和急停等紧急情况时，组态画面会做出报警动画并进行报警，生成报警记录表，而且还会对操作人员的操作进行记录并生成历史记录表。
3.2 PLC控制箱软件设计
PLC控制箱软件使用梯形图编写。系统经过初始化设置后，接收到启动信号，启动绞车电机正反转[5]。当绞车运行触碰到过卷开关时，系统立刻向变频器发出信号，控制变频器频率，防止事故发生。当系统收到停机，故障和复位等信号时，就会报警并及时做出反应，确保绞车在井下安全运行。图3是PLC控制程序流程图。
4 结语
本文提出的基于PLC的无极绳绞车电气控制系统，不仅可以提高系统运行的稳定性，而且可以对系统的运行状态进行实时监控，在绞车出现故障时能及时做出停车反应，保证绞车在井下工作的安全性和可靠性。在速度采样中选择算术平均值法对采集的数据进行计算来减少电磁干扰对采样数据的影响。该系统相较于传统的设计方法成本大幅减少，可靠性增强，在市场上具有很强的竞争力。
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