礦用提升機模擬系統的開發與應用

崔德財

[摘 要] 描述的是與煤礦系統密切相關的礦用提升機的模擬實訓仿真裝置，裝置嚴格按照礦用提升機的實體經過調研、論證、設計、開發、組裝、調試、試運行、正式運行等環節而來。系統可作為煤礦企業提升機司機培訓和安全培訓之用，也可作為煤炭行業所屬技工類院校“礦井提升設備”課程的輔助教學手段及教學工具。

[關 鍵 詞] 模擬系統；可編程控制器；變頻調速

[中圖分類號] G718 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）11-0169-01

煤礦是國家的支柱性產業。隨著時間的推移，越來越多的煤礦被產能低所束縛。鑒于這種情況，國家花大力氣來改善現有設備，一些高科技的設備應運而生，但是工人的知識層面比較低，如何在短期內讓其熟練掌握一些基本常識，比如：操作、維護、保養等，顯得十分重要。該系統基于此情況下經過兩年的時間正式交付使用，彌補了煤礦工人、技術人員和煤礦相關專業學生專業上的不足。

礦用提升機模擬系統保留了原有的機械部分，只是按比例進行了縮放。傳統液壓部分由電氣部分聯合來實現自動，原因是傳統的液壓部分比較笨重，體積較大，操作維修比較麻煩，且花費較高。本系統電氣部分重點是通過可編程控制器，也就是電氣專業中的PLC，結合變頻器來實現急停、停止等功能。這種變頻調速的方法在現在的自動控制中應用比較廣泛，且控制效果較好，通過調整變頻器的上、下坡時間，使得轎廂在需要停止的層數上減少誤差。

一、礦用提升機模擬系統結構和組成

（一）結構

本系統由電氣控制機械部分來實現轎廂的上、下。主體的搭配和協調通過傳感器和接近開關來實現，具體環節有：手動操作柄、腳踏操作踏板通過氣動部分對轎廂的門、限位來實現；觸摸屏是通過編碼器模擬量來實現轎廂的高度和位置的顯示；轎廂的上、下限位通過接近開關來實現，并且配有終端保護連接器。指示燈是通過中間繼電器來實現。傳統的急停按鈕、來電顯示、整體框架繼續保留。

（二）組成

本系統從嚴格意義上來講，只包括機械部分和電氣部分。

1.機械部分。（1）制作提升系統上下平臺；（2）制作井筒及罐道系統；（3）制作井上下軌道；（4）制作礦車；（5）制作罐籠；（6）制作井架；（7）制作導向繩輪；（8）制作低速聯軸器；（9）制作高速聯軸器；（10）制作卷筒等。

2.電氣部分。（1）制作提升機電氣操作臺；（2）制作電源模塊、制作按鈕操作模塊（開關量）；（3）制作指示燈顯示模塊；（4）制作罐籠操作模塊；（5）制作儀表顯示模塊；（6）制作觸摸屏操作顯示模塊（數字量）；（7）制作plc主控模塊（開關量、模擬量、數字量）；（8）制作變頻器模塊；（9）制作繼電器模塊；（10）制作保護模塊、制作氣動系統模塊、制作執行機構模塊（電動機、氣缸）等。

二、礦用提升機模擬系統保護

1.系統采用了PLC變頻器、工業觸摸屏等其他電器元件，同時系統還采用了開關量、數字量來完成罐籠的準確可靠運行（國內首創）。

2.提升機仿真系統的制動系統、擋車系統、銜接系統、安全門等全部采用氣動傳動，實現了自動控制，且實現了互鎖。

3.銜接系統與提升機動力系統實現了互鎖。

4.井口安全門與提升機動力系統實現了互鎖。

5.仿真系統具有過卷、過放保護，過速保護，松繩保護，過流過壓保護，這也就保證了提升機仿真系統在安全可靠的情況下

工作。

三、礦用提升機模擬系統的應用價值和經濟效益

礦用提升機模擬系統應用于非常廣泛的領域。首先，對于首次走上煤礦提升崗位的青年員工，通過學習該系統，掌握基本的操作要領和具體步驟后，才可以操作實實在在的提升設備。其次，對于剛入學的技校或大學的學生，理論課學習完后，專業課學習的同時加入該系統的模擬練習。通過練習，學生掌握提升機的結構、組成等基本信息。采用硬件和軟件相結合的思路來認真地學習和研究提升機系統，為以后走上工作崗位進行預熱。再次，對于轉崗的工人，除進行簡單的理論學習外，培訓的大部分時間都在模擬系統上實習實訓，讓學員模擬操作環境進行操作，讓其掌握和實體一樣的操作環節和步驟，為上崗節省了大量時間。

礦用提升機模擬系統不僅為企業的培訓節省了大量的培訓費，一是可以采購這樣的設備讓員工進行模擬學習，讓員工不斷操作，使操作步驟熟練于心。以前在培訓方面都是在省外高校有相關設備的地方進行學習，員工花費很多的時間出去學習，企業拿出一筆很大的費用，往往培訓效果不盡如人意。同時，還耽誤企業的生產。二是可以來學校進行培訓，優勢在于不用專門抽時間，不用耽誤生產，不用太多的費用就可以學到與煤礦提升實體一樣的設備知識。可以利用周末休息時間學習，和設計者進行交流，同時可以學到維修常識和注意事項。

本系統從開始到結束歷經一年的時間，重點集中在前期的調研、論證階段。調研的地點是集團所屬各大煤礦，并深入一線和操作者進行交流，把他們在日常工作中的經驗和想法反饋回來，形成可行性文件進行論證。在此基礎上進行設計、開發、組裝，因為相關例子在國內還是比較少，有些非標的零件經過數控、焊接等相關專業輔助而成。本系統在使用中得到了使用者的一致

好評。

參考文獻：

胡勇，付勝.礦用提升機運行狀態監測系統的應用[J].中國設備工程，2010（8）.