西门子伊春PLC模块代理商

随着PLC技术在煤矿提升系统中的不断完善与发展，极大的提高了煤矿提升系统的安全性。本文主要从PLC在煤矿提升系统的功能出发，阐述了PLC技术在煤矿提升机中的应用，并对PLC应用的有点做了简单的分析。

引言：目前，我国大部分的煤矿用提升机的电控系统主要是采用继电器控制系统来实现的，而继电器控制系统存在着可靠性差、工作效率低、维护量大等缺点，而且在实际的煤矿应用过程中，还存在较多的故障点，造成煤矿提升机运行不稳定等现象。而采用PLC进行煤矿提升机的应用，可以大大的提高煤矿用提升机的安全、可靠性，减少故障点以及故障排除时间，从而可以有效的避免煤矿重大事故的发生。

一、煤矿提升机控制系统PLC功能分析

采用PLC进行煤矿提升机的控制，具有体积小、可靠性高、速度快以及强抗干扰等优势，同时还具备了较高的灵活性与可扩展性。如需要改变生产过程只需进行程序改变，非常方便，这是继电器控制系统所无法比拟的。PLC目前已经成为工业自动化中的主力军，代表了先进的电控技术水平，根据煤矿提升机控制系统的具体要求，所选用PLC应具备如下具体功能：

（1）PLC应按照操作工艺及系统状态，实现操作控制的软接线网络与个操作台之间的信息传输、操作联锁，从而产生各类全数字的调速系统命令，比如：速度设置、运行方向、故障复位以及安全保护指令等。

（2）根据具体的运行种类以及操作方式等，产生所需的速度曲线，从而实现罐笼运行的准S曲线。

（3）对罐笼位置及速度等进行全数字控制与监测，使罐笼按照预定位置在准S形速度下运行，从而实现罐笼的半自动加速减速、准确平层等，且以数字以及直线式显示罐笼的运行位置。

（4）对整个提升及系统进行实时的监控，并根据实际的故障类型做出相应的处理，发出故障警报，指示出故障发生的类型、位置等有效信息。

（5）和上位机及C30等进行信息交流，同时对来自各个环节的信息进行处理与传输。

煤矿提升机PLC控制系统的控制回路采用了先进的PLC技术取代了原来的继电器技术，PLC作为现在主流的工业用计算机，具备了较强的微处理能力，通过对外部信息的采集、逻辑计算后传输给各个执行元件，从而实现对煤矿提升机的自动控制。提升机PLC控制功能除了原系统拥有的所有功能之外，还具备了以下几个特殊的功能：

（1）提升机系统后备保护功能

（2）对减速环节的曲线进行自动设定与执行

（3）对提升机速度、高度、次数进行直观的显示

（4）对故障发生发出警报，并提示具体位置

二、PLC技术在煤矿提升机中的应用

PLC技术的煤矿提升机电控系统电路的组成基本结构如图1所示。

图1 PLC的提升机电控系统控制电路图

该电控系统主要由五大部分组成，分别是：高压主电路、主控PLC电路、行程检测和显示电路、速度检测和显示电路以及以及提升信号电路，系统中的高压主电路任然采用原电路。当开车信号通过通信电路发出指令以后，觉倍开车条件。此时操作人员将制动手柄推离紧闸位置，主电动机松闸，操作人员将主令控制器的手柄推向正反向的极端位置，通过程序控制的高压换向器使PLC得电，使主电动机定子绕组接受到高压信号，并接入全部转子电阻启动，然后依次进行余下电阻的切除工作，从而实现自动加速，后在机械提升机上体现。在提升机运行时，旋转编码器随主电动机转动并输出两列a/b相的脉冲，同时，接入到主控PLC的高速计数HSCO的a/b相脉冲输入端，由主控PLC根据a/b相脉冲的相位关系，对HSCO的加、减方式进行自动确定。可根据HSCO计算结果算出并显示提升机的行程。

1、煤矿提升机的主回路部分设计分析。提升机主回路主要作用是供给提升电动机电源，同时实现系统失压或者过流保护，并对电动机的转向与转速进行控制与调节。主回路部分主要由高压换向器常开触头、高压开关柜、电机转子电阻以及装设在操作台上的指示电流、电压表等组成。在主拖动电动机的选择上面，鼠笼式异步电机虽然价格优惠、结构简单及维护方便，但是在特殊情况下很难满足提升机所需的启动或调速性能要求，因此，在煤矿用提升机的拖动系统中一般都采用绕线式异步电机作为主拖动电机。在对绕线式异步电机经串电阻处理之后，可以起到限制起动电流与提高启动转矩的效果，并且在一定的范围内可以进行调速控制。由地面变电所输送的两路6kv电源，可以分别进行一路使用，一路备用，然后经过tgg-6型高压开关柜的隔离开关、高压换向器接触器主触头及正反向接触器后到主电机定子。为了在失压或过流时能够产生有效的保护，一般在高压开关柜中还设有电压互感器、失压服扣线圈以及过流脱扣线圈等设备。在线圈的回路中还串联有紧急停车开关与换向器室栏栅门闭锁开关。

2、煤矿提升机的制动回路部分设计。因煤矿用提升机大多数是试用绕线式异步电机进行拖动的，并且在多数情况下都是通过有级切换转子回路电阻来实现对电机的调速控制的，因此，该制动系统大多数都是采用可控硅动力制动系统或者是可调闸制动系统。可控硅动力制动系统为电器制动，而可调闸制动系统则是机械制动。当提升机处于减速运行环节中，且速度在0-5%的速度范围之内，此时可控硅动力制动系统起作用；当提升机速度超过5-10%范围时，电气制动受限并且维持大的制动功率，同时可调闸制动系统生效，总的制动力矩增加；当提升机速度超过10%之后，过速继电器将作用于安全回路中，可由可调闸制动系统将提升机滚筒闸住。

提升机电控系统中的晶闸管动力电源装置主要由主回路与触发回路两部分组成，笔者工作煤矿中是采用KZG型三相可控硅动力制动系统。该系统为单闭环式的动力制动系统，对速度偏差的控制与脚踏控制为“或”的关系，信号通过允许的范围主要是看哪个信号强度大，同时，相应的控制方式将发挥作用。所以，在单闭环控制时，操作人员也可以通过叫他制动进行控制，而在脚踏控制时，如果提升机出现速度过高现象，则也可以由单闭环系统进行监控保护，极大的提高煤矿提升机系统的安全性。

3、PLC在煤矿提升机应用中要注意问题

（1）由于煤矿提升机的工作环境是具有较高的电子干扰的，因此，在进行PLC的选择时要注意电磁兼容性能指标，从而确保设备能够正常工作。对CPU、电源变压器以及编程器等设备也应该试用导电导磁性能较好的材料加以屏蔽，这样可以有效的防止外界的干扰。

（2）外部输入信号故障或者是PLC输入接口本身故障等都会影响整个系统的可靠性，因此，在安全、监控以及制动等重要系统中要采用安全度及可靠性较高的冗余结构形式，要保证一旦发生设备故障，其后背设备能立即投入使用。

三、采用PLC控制煤矿提升机优点分析

1、PLC技术在煤矿提升机中的应用，可以保证控制系统准确的对提升机加、减速、行程以及停车制动等方面的控制，从而提高煤矿提升机的手动、自动或者是半自动化运行效率，从而极大的减少操作人员的工作强度。

2、PLC技术的在该系统中的使用，可以充分的利用PLC控制器作为人机对话的窗口，可以在中英文状态下利用动态的图像对提升机运行状态及各种参数进行显示，并且通过人机界面在屏幕上直接进行直观显示，对整个煤矿提升机的运行状态进行控制与调节，从而实现整个煤矿提升系统工作状态的全面监控。

3、PLC技术极大的增强控制系统对故障的判断及处理能力。PLC电控系统具备了强大的逻辑运算与记忆功能，一旦煤矿提升机发生故障，可以在时间内查找故障的类别、原因、数量以及故障点等。尤其是针对一些瞬时故障来说，PLC就表现出了强大的故障记忆功能，而对多个故障点的判断与记忆功能是原继电器电控系统无法实现的。

4、采用PLC技术可以对接点反馈错误故障进行监控。煤矿提升机的大多数故障都是出现在硬件设备的误动或者是拒动上，当PLC输出信号，而继电器或者是接触器因故障拒动时，就有可能出现减速点高压电源不掉电，从而容易出现全速过卷等重大事故的发生。采用PLC技术对接点反馈进行监控，可以及时的发现故障并采取有效措施进行控制，方式过卷等重大事故的发生。

5、利用PLC技术可以实现对提升机的连续速度监控。PLC可以根据轴编码器的脉冲信号来确定提升机的具体位置，并计算出即时的给定速度，当提升机的实际速度超过范围时，控制系统将发出自动报警信号或者是进行安全制动处理。实现对提升机的连续速度的监控，可以是提升机行程全过程处于被监控状态，从而保证其运行的安全性。

四、结束语

将PLC技术引入煤矿提升系统中，多年来已经在我国很多煤矿企业获得成功。在实际的应用过程中，考虑到提升机工作环境的特殊性要以稳定性与可靠性为主，采用PLC技术代替传统的继电气系统，不但可以大大加强系统的控制性能，而且也可以极大的提高系统的安全可靠性，提高煤矿企业的生产效率。

1，看图，首先要搞清楚PLC内部大致结构（三菱FX2N为例）：

如图：AC/DC转换器，一次回路，二次回路。转换器为一二次回路供电，一二次回路通过光耦连接。

2， AC/DC转换器

2.1 外部输入220V转出24V和5V，供内部使用。

2.2 24V：要非常熟悉，并且要区分好24V的这两个用途，很多兄弟就是在这个地方混淆了，迷失了。下面分别介绍这两个用途。

A，为一次回路驱动接口电路供电，驱动各个信号通道的发光二极管工作。

从图上看，X和COM这两个端子，如果这两个端子闭合的话讲形成回路电流，经过正向二极管，发光二极管发光，流回COM端，也就是24V的负极。当发光二极管工作，就光电耦合到二次回路，完成信号输入。每个通道会消耗掉7ma的电流。一个FX2N-24mr的PLC的AC/DC转换器24V电源容量为250ma。该电流与外部传感器没有关系，就负责当有信号回路时让发光二极管发光。

B，为外部负载提供工作电源。很少这样使用。

从图上看，我用虚线画了一条线，端子为24V+。这个端子在三菱PLC上都是有的。是PLC为我们提供的一个24V负载电源，可以驱动一些光电开关之类。这个转换器容量不大，fx2n24MR为250mA,如果后面不接扩展的话，这些容量就都可以拿来供外接传感器工作。所以要充分考虑到外接开关的工作电流。不能超过转换器的容量。一般情况，可以带几个微型传感器。举个例，一个光电传感器工作负载电流100ma，空载电流30ma。那么就可以带250除以100=2个这样的传感器。当然，只带2个传感器没什么用，而且与PLC共电源比较危险，所以我们一般在输入端外加开关电源，很少直接挂负载。这部分后面会讲。

这就是内部24V的两个作用。

2.3 5V，二次回路硬件工作电压及主板工作电压，这里我们不讨论。就像西门子的PS模块一样，需要产生一个工作电压给整个PLC系统，包括给后面的扩展模块。需要考虑容量的问题，这里不讨论。

3，一次回路，如图，前面说的基本都是一次回路。

4，二次回路，读取IO的主板硬件回路，我们一般不管。由转换器转出的5V驱动。这个5V也就是说是PLC主板工作电压。

几个重要的问题，我这里说开了分析下。

1，输入电路外接开关电源。

在项目的选型中，就要考虑是否需要向传感器供电。比如机械开关，你根本不需要供电，所以根本不需要开关电源。但如果需要供电，就要考虑传感器的负载是多大，如果电压等级也是24V，那么负载电流多大，如果大于等于或者接近于我们的PLC24V内部电源容量，那么肯定需要加外部开关电源。如果有一些电感式磁感应限位，想都不要想，肯定外加开关电源。因为其工作电流都在200ma。

另一个问题，如果加开关电源，接线怎么接。接开关电源，就取代了B功能，由开关电源直接给传感器供电。传感器的24与0和开关电源的正负相接。信号线接X端，再将COM端与开关电源负连起来，图中的1,2两根线构成回路，也就是上文讲的7ma电流（红色标注）的回路。PLC上的24+就不要去动了。空着。

2，传感器的NPN和PNP有什么区别？

这几个字母表示三极管的类型，通过饱和截止状态形成快速的通断给出信号。

NPN，低电平有效，有效的意思是开关动作后，图中信号点是0V，图中简化一点就是B,C两个点闭合，电流是从外部流入传感器的。三菱的IO是低电平有效，必须用NPN型。

PNP，高电平有效，开关动作时，AC两个点闭合，C点是24V，信号点是高电平，所以电流的话是流出去的。西门子的IO就是高电平有效，所以必须用PNP型。

所以，一般别人问到底是用NPN还是PNP的时候，你就反问他，PLC的IO模块是电流流入型还是流出型。切记一点，自己要强化电流流入还是流出的区别。三菱是内部有24电源的，来构成回路。西门子是外部供电。

注意的是，图中传感器我画的是一个逻辑简化图，方便我们记住开关过程。真实的内部电气图肯定不是这样的，我也懒得粘贴了。

3，PLC输入类型：源式，漏式

很简单，源式输入，带电源的输入，PNP。漏式输入，不带电源，NPN。西门子欧美多为PNP，源式。日本三菱多为NPN，漏式。不管怎样，都是直流输入，都是安全的。

4，找了一张西门子IO，看看。

上图给出了西门子IO的简图。比较三菱的图。三菱的一次回路还是内部电源驱动的。西门子的一次回路也是外部开关电源驱动。所以用西门子的模块的话，肯定要配一个开关电源给IO模块供电，这样形成于PLC内部的完全隔离。比如外部有什么电压故障，一次回路有问题只会造成一个通道坏掉，并不会影响其他通道，也不会影响到内部电源转化器（三菱不一样，自己揣摩，口水都说干了）。

4，扩展模块怎么供电。

比如三菱FX2N-64MR 再扩16EX模块，16个输入点。64MR本体我们已经知道怎么接了，肯定是外加开关电源，负极连到COM即可。那么扩展模块呢，我们一般是用开关电源直接给扩展模块供电，正接24，负接COM。确切地说是给一次回路供电，更确切地说是驱

动发光二极管。这样的接法就类似于西门子的输入模块，靠外部电源给一次回路供电。但记住三菱的特性仍然一样，为电流输出。当然也可以把本体的24+引过来，但是已经有了开关电源为什么还要这么麻烦呢，而且还担心内部电源容量的问题。又有个问题，既然扩展可以用外部开关电源驱动，为什么本体不也这样，这个就要看我上面画的图了，本体内的一次回路已经是固化好了，肯定是由内部电源驱动，that’s it.