礦井提升系統自動化控制探析

摘 要：近幾年來，隨著科技的迅速發展，我國在礦井提升系統的設計、制造和使用上有了很大的發展。特別是高產高效礦井的涌現，促進了礦井提升機向大容量、大功率、高效率、高安全性、高可靠性、全數字化及綜合自動化的方向發展。本文主要介紹自動化控制在礦井提升系統中的應用情況。

關鍵詞：提升機；自動化；電控系統

0 引言

隨著全數字調速裝置等技術的發展，一般礦井提升機在傳動方面的問題已基本得到較好的解決，其主要矛盾已逐漸集中于自動化控制方面。隨著科學技術的迅速發展，當前在礦井直流提升機中也開始逐步增強了自動控制技術和信息技術的使用范圍，為實現礦井提升機的自動化方面的發展做出了很大的貢獻。

1 礦井提升機的類別

（1）摩擦式礦井提升機。在深礦井作業的時候，鋼絲繩組要對比較大的力矩改變進行承受，進而使鋼絲繩組的應用年限受到制約，并且在深井當中尾繩懸垂非常大的長度，在井筒當中較易扭曲，這不利于作業的安全性。多繩組摩擦式礦井提升機有效地解決了這個問題，其具備較高的安全性，費用少、耗能少、電機裝置輕量化、主動輪直徑小、繩組細，不但在深礦井適用，而且在斜井和淺立井也適用。

（2）纏繞式礦井提升機。結合不同的卷數，能夠劃分纏繞式提升機為單卷筒提升機與雙卷筒提升機。單卷筒的提升物是單鉤，一組鋼絲繩的一段跟轉筒連接，而另外一端連接提升容器，轉筒運行的時候，鋼絲繩憑借轉筒的方向對下放和提升容器進行控制。雙卷筒式提升機的提升是兩鉤，在兩個卷筒上面固定兩根鋼絲繩組，兩個卷筒運行的時候，一個轉筒對容器進行提升，而另外一個使容器下降。

結合卷筒的外形，能夠劃分纏繞式提升機為變直徑和等直徑的兩種形狀。因為等直徑卷筒纏繞式提升機的制造構造簡單，制造費用比較低，所以被普遍地應用在生產中。等直徑卷筒提升機的不足之處是，在礦井深處運行的情況下，會由于鋼絲繩組兩邊長度承受的壓力存在差異，難以使力矩平衡，因此這種卷筒提升機被淘汰掉。當今在生產實際當中借助尾繩來解決平衡問題。

2 礦井提升系統自動化控制的組成

（1）PLC以及行程控制。借助PLC冗余控制，實現提升機系統的主井卸載、行程監控安裝，操作保護等。借助一臺PLC遠程控制分站實現PLC與操作保護的連接。它的關鍵作用是對操作步驟進行執行，且顯示閉鎖與一系列的故障保護，便于維護工作者維護與檢測系統。在PLC當中引入系統各個部分的保護信號，經過PLC的處理之后，用于保護提升機。倘若存在故障的情況，那么迅速地實現電氣制動、施閘（井口迅速制動和井中二級制動），以及對聲光報警系統進行控制和送監視器對故障種類進行顯示，且將故障記錄做好。系統有三套安全回路，即繼電器直動回路、輔PLC，以及主PLC。

主PLC有效地統一設置的部分行程參數、一些保護信號、軸編輯器信號、操作信號實施邏輯運算處理，將提升機要求的速度給定信號自動形成。減速段S形曲線和速度給定信號的加速使制定、啟動過程當中的提升機控制精度以及機械沖擊降低，進而確保了停車點的精度與固定性。

行程監控部分的組成是井筒開關、兩個軸編輯器（在減速機軸端上裝一個、在接絞車滾筒軸端上裝一個）一臺輔PLC，提升機鋼絲繩的行程位置與在線速度受到兩臺軸編碼器的轉換，進而成為脈沖信號到達PLC，通過PLC軟件的處理之后成為提升鋼絲繩鉤頭在井筒當中的在線速度與位置，且顯示在操作臺監視器上。將設計的運行曲線預存在系統里面，比較預置行程和軟件處理之后的行程，自動地實現保護和跟蹤。如此的策略精度高、穩定、靈活，只要對高分辨率的軸編輯器進行配置，就能夠確保小于2cm的定位精度，以及能夠借助井筒開關校正伸長鋼絲繩與打滑導致的行程誤差。

（2）上位機控制。在操作臺當中，其通常的組成是指示、左，右操作。在這個過程當中，左操作臺的作用是磁場輸電、手柄制動、高壓輸送，以及附帶閘試驗、燈試驗、快開、復位，緊停按鈕。右操作臺的組成部分是控制方式、手柄操作、工作方式等一系列的開關和按鈕，監視器在指示臺左邊，而故障信號燈和指示器在右邊。

在監視器當中，借助人機對話，不但可以對主同路系統和低壓配電進行顯示，而且還可以增強故障信息、制動，裝卸控制。在提供工作參數、故障種類和時間、工作現狀等的基礎上，使礦井提升機的工作現狀改變。倘若發生故障，借助監視器就可以對實際情況進行把握，以及由有關的工作者來處理故障，從而使工作效率大大地提升，且使故障的制約時間縮短。

（3）穩定和安全的網絡化控制。借助網絡通訊，電控系統的一系列組成部分能夠交換信號與數據，在全面兼顧場地安裝基礎上，盡可能地使維護與安裝費用減少，信號系統、控制系統、操作臺借助網絡通訊交換數據，不但便捷和快速，而且穩定性強和硬件少。

（4）數字化控制。當今的礦井提升機當中，絕大多數的礦井提升機的控制核心是性能良好和先進的PLC，在確保外圍裝置健全和穩定的過程中，持續地使礦井提升機的效率提升。借助雙閉環電流調整，實現電樞回路和磁場同路的故障保護。借助先進的PLC控制器，不但可以實施數字化處理，而且還有著抗干擾性能高、集成度高，響應快速的特點。因此，動力、低頻制動能夠確保自動化控制整個過程的調試、故障診斷，以及參數設置。

3 結論

礦井提升機采用全數字化控制后，提高了礦井提升機運行的可靠性和運行效率，尤其全自動提升的實現，縮短了提升周期，極大地提高了礦井的生產能力，減少了維護人員和司機的配置，為礦井的安全生產提供重要的理論支持。就目前的運行效果來看，自動化控制系統運行狀態穩定、可靠，易于操作，具有較高的安全性能和明顯的節能效果，優勢顯著。礦井提升機的自動化控制水平的不斷提高有效地促進了礦井的安全發展。

參考文獻：

[1]韓海青，趙路，李愛國.礦井提升機的全自動化控制[J].煤礦現代化，2010（06）：88-89.

[2]李劍峰.提升機全數字化控制自動化系統[J].煤礦機械，2010（08）：103.

[3]徐成毅，吳永東，黃賀等.基于PLC 的礦井提升機控制系統設計[J].可編程控制器與工廠自動化，2008（10）：55-59.

[4]趙春雷. PLC在礦井提升信號及自動裝卸載控制系統中的應用[J].煤礦機電，2010（03）：77-79.

作者簡介：石汝珍（1983-），男，山東濟寧人，本科，2007年畢業于山東大學自動化專業，助理工程師。endprint