礦井提升系統(tǒng)自動(dòng)化控制探析

摘 要：近幾年來，隨著科技的迅速發(fā)展，我國在礦井提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用上有了很大的發(fā)展。特別是高產(chǎn)高效礦井的涌現(xiàn)，促進(jìn)了礦井提升機(jī)向大容量、大功率、高效率、高安全性、高可靠性、全數(shù)字化及綜合自動(dòng)化的方向發(fā)展。本文主要介紹自動(dòng)化控制在礦井提升系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：提升機(jī)；自動(dòng)化；電控系統(tǒng)

0 引言

隨著全數(shù)字調(diào)速裝置等技術(shù)的發(fā)展，一般礦井提升機(jī)在傳動(dòng)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(dòng)化控制方面。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，當(dāng)前在礦井直流提升機(jī)中也開始逐步增強(qiáng)了自動(dòng)控制技術(shù)和信息技術(shù)的使用范圍，為實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)的自動(dòng)化方面的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。

1 礦井提升機(jī)的類別

（1）摩擦式礦井提升機(jī)。在深礦井作業(yè)的時(shí)候，鋼絲繩組要對比較大的力矩改變進(jìn)行承受，進(jìn)而使鋼絲繩組的應(yīng)用年限受到制約，并且在深井當(dāng)中尾繩懸垂非常大的長度，在井筒當(dāng)中較易扭曲，這不利于作業(yè)的安全性。多繩組摩擦式礦井提升機(jī)有效地解決了這個(gè)問題，其具備較高的安全性，費(fèi)用少、耗能少、電機(jī)裝置輕量化、主動(dòng)輪直徑小、繩組細(xì)，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(jī)。結(jié)合不同的卷數(shù)，能夠劃分纏繞式提升機(jī)為單卷筒提升機(jī)與雙卷筒提升機(jī)。單卷筒的提升物是單鉤，一組鋼絲繩的一段跟轉(zhuǎn)筒連接，而另外一端連接提升容器，轉(zhuǎn)筒運(yùn)行的時(shí)候，鋼絲繩憑借轉(zhuǎn)筒的方向?qū)ο路藕吞嵘萜鬟M(jìn)行控制。雙卷筒式提升機(jī)的提升是兩鉤，在兩個(gè)卷筒上面固定兩根鋼絲繩組，兩個(gè)卷筒運(yùn)行的時(shí)候，一個(gè)轉(zhuǎn)筒對容器進(jìn)行提升，而另外一個(gè)使容器下降。

結(jié)合卷筒的外形，能夠劃分纏繞式提升機(jī)為變直徑和等直徑的兩種形狀。因?yàn)榈戎睆骄硗怖p繞式提升機(jī)的制造構(gòu)造簡單，制造費(fèi)用比較低，所以被普遍地應(yīng)用在生產(chǎn)中。等直徑卷筒提升機(jī)的不足之處是，在礦井深處運(yùn)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(jī)被淘汰掉。當(dāng)今在生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中借助尾繩來解決平衡問題。

2 礦井提升系統(tǒng)自動(dòng)化控制的組成

（1）PLC以及行程控制。借助PLC冗余控制，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)系統(tǒng)的主井卸載、行程監(jiān)控安裝，操作保護(hù)等。借助一臺PLC遠(yuǎn)程控制分站實(shí)現(xiàn)PLC與操作保護(hù)的連接。它的關(guān)鍵作用是對操作步驟進(jìn)行執(zhí)行，且顯示閉鎖與一系列的故障保護(hù)，便于維護(hù)工作者維護(hù)與檢測系統(tǒng)。在PLC當(dāng)中引入系統(tǒng)各個(gè)部分的保護(hù)信號，經(jīng)過PLC的處理之后，用于保護(hù)提升機(jī)。倘若存在故障的情況，那么迅速地實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)、施閘（井口迅速制動(dòng)和井中二級制動(dòng)），以及對聲光報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行控制和送監(jiān)視器對故障種類進(jìn)行顯示，且將故障記錄做好。系統(tǒng)有三套安全回路，即繼電器直動(dòng)回路、輔PLC，以及主PLC。

主PLC有效地統(tǒng)一設(shè)置的部分行程參數(shù)、一些保護(hù)信號、軸編輯器信號、操作信號實(shí)施邏輯運(yùn)算處理，將提升機(jī)要求的速度給定信號自動(dòng)形成。減速段S形曲線和速度給定信號的加速使制定、啟動(dòng)過程當(dāng)中的提升機(jī)控制精度以及機(jī)械沖擊降低，進(jìn)而確保了停車點(diǎn)的精度與固定性。

行程監(jiān)控部分的組成是井筒開關(guān)、兩個(gè)軸編輯器（在減速機(jī)軸端上裝一個(gè)、在接絞車滾筒軸端上裝一個(gè)）一臺輔PLC，提升機(jī)鋼絲繩的行程位置與在線速度受到兩臺軸編碼器的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而成為脈沖信號到達(dá)PLC，通過PLC軟件的處理之后成為提升鋼絲繩鉤頭在井筒當(dāng)中的在線速度與位置，且顯示在操作臺監(jiān)視器上。將設(shè)計(jì)的運(yùn)行曲線預(yù)存在系統(tǒng)里面，比較預(yù)置行程和軟件處理之后的行程，自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)保護(hù)和跟蹤。如此的策略精度高、穩(wěn)定、靈活，只要對高分辨率的軸編輯器進(jìn)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(guān)校正伸長鋼絲繩與打滑導(dǎo)致的行程誤差。

（2）上位機(jī)控制。在操作臺當(dāng)中，其通常的組成是指示、左，右操作。在這個(gè)過程當(dāng)中，左操作臺的作用是磁場輸電、手柄制動(dòng)、高壓輸送，以及附帶閘試驗(yàn)、燈試驗(yàn)、快開、復(fù)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(guān)和按鈕，監(jiān)視器在指示臺左邊，而故障信號燈和指示器在右邊。

在監(jiān)視器當(dāng)中，借助人機(jī)對話，不但可以對主同路系統(tǒng)和低壓配電進(jìn)行顯示，而且還可以增強(qiáng)故障信息、制動(dòng)，裝卸控制。在提供工作參數(shù)、故障種類和時(shí)間、工作現(xiàn)狀等的基礎(chǔ)上，使礦井提升機(jī)的工作現(xiàn)狀改變。倘若發(fā)生故障，借助監(jiān)視器就可以對實(shí)際情況進(jìn)行把握，以及由有關(guān)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(shí)間縮短。

（3）穩(wěn)定和安全的網(wǎng)絡(luò)化控制。借助網(wǎng)絡(luò)通訊，電控系統(tǒng)的一系列組成部分能夠交換信號與數(shù)據(jù)，在全面兼顧場地安裝基礎(chǔ)上，盡可能地使維護(hù)與安裝費(fèi)用減少，信號系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、操作臺借助網(wǎng)絡(luò)通訊交換數(shù)據(jù)，不但便捷和快速，而且穩(wěn)定性強(qiáng)和硬件少。

（4）數(shù)字化控制。當(dāng)今的礦井提升機(jī)當(dāng)中，絕大多數(shù)的礦井提升機(jī)的控制核心是性能良好和先進(jìn)的PLC，在確保外圍裝置健全和穩(wěn)定的過程中，持續(xù)地使礦井提升機(jī)的效率提升。借助雙閉環(huán)電流調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電樞回路和磁場同路的故障保護(hù)。借助先進(jìn)的PLC控制器，不但可以實(shí)施數(shù)字化處理，而且還有著抗干擾性能高、集成度高，響應(yīng)快速的特點(diǎn)。因此，動(dòng)力、低頻制動(dòng)能夠確保自動(dòng)化控制整個(gè)過程的調(diào)試、故障診斷，以及參數(shù)設(shè)置。

3 結(jié)論

礦井提升機(jī)采用全數(shù)字化控制后，提高了礦井提升機(jī)運(yùn)行的可靠性和運(yùn)行效率，尤其全自動(dòng)提升的實(shí)現(xiàn)，縮短了提升周期，極大地提高了礦井的生產(chǎn)能力，減少了維護(hù)人員和司機(jī)的配置，為礦井的安全生產(chǎn)提供重要的理論支持。就目前的運(yùn)行效果來看，自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定、可靠，易于操作，具有較高的安全性能和明顯的節(jié)能效果，優(yōu)勢顯著。礦井提升機(jī)的自動(dòng)化控制水平的不斷提高有效地促進(jìn)了礦井的安全發(fā)展。

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作者簡介：石汝珍（1983-），男，山東濟(jì)寧人，本科，2007年畢業(yè)于山東大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師。endprint