礦用提升機控制系統設計與現場應用探討

趙光山

魯中礦業有限公司 山東濟南 271110

為了與綜采工作面的生產能力及地面生產需求相匹配，一般情況下提升機處于運行的狀態，其耗電量極高。為了響應國家綠色生產的號召，煤礦綜采工作面的生產也對綜采設備的安全性和節能效果提出了更高的要求。本文將對某礦當前提升機電氣控制系統的現狀進行研究，并在此基礎上對當前電氣系統進行改造，而且達到煤礦提升機節能的效果[1]。

1 礦井提升機控制系統結構

礦井提升機由多個部分組成，其主要包括：電氣控制系統、潤滑系統、裝卸系統、主傳動機構、液壓與制定系統、井筒運轉設備、導向輪、穩罐裝置。電氣控制系統是煤礦提升機的核心組成部分，是整個提升機的“大腦中樞”，即提升機控制系統。提升機控制系統的構成非常復雜，其由許多子系統組成。提升機控制系統的子系統主要包括：PLC控制系統、信號系統、上位機監控系統、高壓設備、低壓電源回路、直流回路、調節整流回路等。近年來，隨著PLC技術的不斷發展，并且逐步應用到提升機控制系統中，提升機控制系統在機械和電氣等方面都取得了巨大進步。可編程控制器的廣泛應用又一次將煤礦提升機控制系統的自動化控制程度提高到一個全新的高度。基于PLC的可編程控制器使提升機控制系統自動化控制的可靠性與安全性都有了質的飛躍，也使提升機在作業時更加安全可靠[2]。

2 直流電動機調速系統模型建立

直流電動機調速系統中合理融入PLC控制技術，針對大功率直流電機調速系統應有需要將大功率直流電動機、測速發電機、晶閘管風機、晶閘管控制模塊、PLC控制模塊、電壓隔離器、電流互感器、大功率接觸器有效連接應用。在系統初期設計過程中，要對各個部門與系統基本應用要求進行分析，系統框架主電流要設定為660V、985A、50HZ，其中輔助電源三相交流數值要控制在660V、50A、50HZ。其中加熱電源三相交流數值要控制在220V、10A、50HZ。在主電路設計中，此系統主電路主要是源于母線三相交流斷路器進行支撐，通過整流變壓器為載體朝著晶閘管進行供電。為了對高次諧波產生的負面影響進行控制，電路要應用三相全控橋式整流電路。在調速控制電路設計過程中，弱磁調速與調壓調速能作為有效的調速方式，將給定裝置設為調壓調速相互聯系的有效載體。在設定過程中，要結合定轉與額定轉速基本情況，以調速調壓為主體，分析電流穩定性。從具體應用現狀來看，轉速全面提升能保持電動機反電動勢調節。從實質來看，轉速全面上升就是促使電動機反電動勢保持恒值調節。當PLC傳遞出控制信號之后，脈沖變壓器能作為有效的空置載體，通過正反兩極信號對晶閘管整流組進行切換調控[3]。

3 礦井提升機控制系統設計

3.1 硬件設計要求

（1）在功能需求層面滿足數據實時保存提升機控制系統在運行時需要傳感器能夠實時保存數據，并且控制器能夠在檢測量程超出后發出警報提示信息，同時記錄報警數據。通過該功能為提升機控制系統的安全運行奠定資料基礎。（2）系統的頁面設計與操作應該秉持友好方面原則提升機控制系統應該具備友好的人機交互界面，系統人機界面在設計時應該為用戶提供簡便、易懂、快捷的操作環境，提升操作人員的用戶體驗。除此之外，控制系統還需要對運行故障進行主動診斷以及數據的實時查詢，能夠根據用戶的數據設置執行既定的行為。（3）保持網絡數據通信的穩定提升機的監控系統對于控制系統的正常運行具有重要作用，其承擔著PLC與提升機其他設備的數據傳遞，能夠快速捕捉數據，共享數據。監控系統可以在用戶的功能設置下，實現多屏遠程顯示。（4）在滿足功能的基礎上提高運行安全性礦井提升機常常運行在惡劣的環境中，因此提高提升機控制系統的運行安全性對于安全生產具有重要意義。在設計時必須確保提升機控制系統的各個傳感器、元器件不會產生相互干擾，要求監控系統必須具備自診斷能力。

3.2 系統總體設計

基于PLC技術的煤礦提升機控制系統必須具備數據采集功能，該系統采集的數據信息主要包括現場數字量輸入信號信息和模擬量輸入信息。其中現場數字量輸入信號信息主要包括：系統的運行方式、電源返回信號、各種開關控制信號、提升機運行返回信號等。模擬量輸入信號信息主要包括：油溫、油壓電壓、電流信號、偏擺值等傳感器信號。基于PLC的控制系統會將采集的數字量信號和模擬量信號分別輸送到數字量輸入模塊和模擬量輸入模塊，然后PLC的CPU會在每個震蕩周期對兩個輸入模塊的信息進行掃描，捕捉到信號會進行信號讀取。PLC讀取到信號后會交給CPU，CPU會根據預先的指定程序對信號做出邏輯操作和處理，并且發出指令信號。PLC輸出信號時，PLC的數字量輸出模塊會通過24V的直流電壓脈沖信號驅動繼電器的線圈，然后發出輸出信號。PLC系統的CPU有兩個數據通訊接口分別置于其兩端，這兩個接口分別是以太網接口和PROFIBUS接口，其中以太網接口連接網絡交換機；PROFIBUS接口與變頻器進行連接。

4 結語

綜上所述，在礦山生產中，提升機的安全運行關系整個企業的生產安全，更是施工人員人身安全的保障。保證提升機制動系統的可靠性，能有效地實現礦井相關環節機械設備、各類施工材料以及內部工作人員的升降工作，實現地下與地面的連接與材料運輸。因此，應當對提升機的整體運行做好安全改進，提升系統的運行可靠性，并做好緊急預案處理，降低事故的發生率，保證事故發生后能在第一時間得到處理，降低人員和財產損失。