煤礦立井提升機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)分析

侯小東

[摘 ? ?要]通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)，有助于更好把控整個(gè)提升過程，為采礦施工有效的開展提供強(qiáng)有力的保障。首先介紹了提升機(jī)運(yùn)用狀況，然后提出了系統(tǒng)要求，其中包括提高過程自動(dòng)化控制、提高行程自動(dòng)化控制、回路自動(dòng)化控制，最后針對(duì)于立井提升系統(tǒng)，探討了PLC自動(dòng)化控制技術(shù)的具體運(yùn)用，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的利用效果。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化控制;立井提升機(jī);煤礦;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);PLC

[中圖分類號(hào)]TD633 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–000–02

[Abstract]Through the automatic control system， it is helpful to better control the entire lifting process， provide a strong guarantee for the effective development of mining construction， and provide a strong guarantee for the effective development of mining construction. The article first introduces the operating conditions of the lifter， and then puts forward the system requirements， including the improvement process Automated control， improved stroke automated control， loop automated control， and finally for the vertical shaft hoisting system， the specific application of PLC automation control technology was discussed to further improve the utilization effect of the system.

[Keywords]automatic control; shaft hoist; coal mine; drive system; PLC

1 概述

煤礦采煤中，應(yīng)當(dāng)通過合理的設(shè)備，來完成對(duì)機(jī)械以及人員的輸送，促使生產(chǎn)作業(yè)可以正常開展，尤其是煤礦立井提升機(jī)，這一設(shè)備能夠起到很大的作用，屬于一種關(guān)鍵的設(shè)施。該設(shè)施主要包含2個(gè)部分：①控制系統(tǒng);②工作結(jié)構(gòu)。

基于對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的引入，使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)得以形成，由此為更好利用提升機(jī)創(chuàng)造有利的條件，可以達(dá)到自動(dòng)化控制的目的，使得提升機(jī)的性能變得更為完善。

2 研究背景

（1）一般對(duì)于煤礦和金屬礦來說，往往會(huì)利用到較多的運(yùn)輸設(shè)施，其中礦井提升機(jī)較為突出。對(duì)于礦井提升系統(tǒng)來說，其結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的。包含一系列的環(huán)節(jié)，對(duì)于各個(gè)工序的控制還有著一定的區(qū)別，系統(tǒng)慣性相對(duì)突出，存在各種各樣的工作情況。系統(tǒng)中即便存在安全舉措，但是由于作業(yè)環(huán)境十分嚴(yán)峻，極有可能會(huì)降低部分零件的功能，因?yàn)橄到y(tǒng)具有非自動(dòng)化功能，大部分情況下都是借助人工方式完成操作的，人工操作出現(xiàn)的誤差將對(duì)監(jiān)測(cè)及控制效果產(chǎn)生影響.

在一定程度上降低安全性能，因此當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，還是極易產(chǎn)生多種故障。因?yàn)椴糠至慵δ芙档停院茈y有效確保提升系統(tǒng)的運(yùn)行，若是并未遵循規(guī)劃的線路運(yùn)行，將很容易產(chǎn)生故障情況，若是情況嚴(yán)重的話，將會(huì)對(duì)工作人員的安全造成影響，進(jìn)一步對(duì)煤礦企業(yè)造成不可估量的損失。

（2）針對(duì)提升機(jī)來說，其制動(dòng)的安全性及平穩(wěn)性，在大多數(shù)情況下，都是取決于電氣控制系統(tǒng)的性能。

對(duì)電氣控制系統(tǒng)而言，能夠更好地掌控機(jī)械運(yùn)行速度，降低機(jī)械的磨損程度，減小維修率，從而增加機(jī)械的應(yīng)用期限。因此，有必要強(qiáng)化對(duì)該系統(tǒng)的研究，這是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的課題，伴隨自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，在功能方面也有了更為苛刻的要求，當(dāng)然電氣傳動(dòng)形式也不例外。

具體表現(xiàn)在，針對(duì)提升機(jī)而言，應(yīng)具備良好的提升能力，且有著較好的使用性能;對(duì)于電氣傳動(dòng)系統(tǒng)來說，應(yīng)可以快速完成正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的制動(dòng)，具備高性能等。

3 煤礦立井提升機(jī)運(yùn)用狀況

（1）煤礦生產(chǎn)中，往往會(huì)通過對(duì)提升機(jī)的使用，從而達(dá)到提升設(shè)備的目的，不過在提升的過程中有著或大或小的問題，因?yàn)榫热狈珳?zhǔn)性，使得在控制中極有可能形成誤差，對(duì)于設(shè)置位置以及停車位置來講，兩者有著相對(duì)大的差異。

（2）在中途停車的情況下，常常有著這樣的現(xiàn)象，即停車存在錯(cuò)誤。當(dāng)具體提升時(shí)，自動(dòng)化水平并不是很高，常常需要借助人工來完成操作，在這樣的情況下，無法確保作業(yè)的安全。對(duì)于這一豎井提升機(jī)來講，當(dāng)處于兩個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)突出，也就是加速以及減速環(huán)節(jié)，當(dāng)處于這兩個(gè)環(huán)節(jié)，接觸器運(yùn)行相對(duì)頻繁，會(huì)釋放出更多的噪音，由此能對(duì)接觸器的使用年限造成影響，使得出現(xiàn)故障的概率變大，因?yàn)槭峭ㄟ^人工來完成操作的，并不屬于自動(dòng)化，所以在出現(xiàn)故障的情況下，一定程度上會(huì)影響到人們的安全。

（3）一般就提升機(jī)而言，都會(huì)實(shí)施電阻能耗控制，而這會(huì)消耗很多的能源，當(dāng)提升或者減速時(shí)，對(duì)能量的消耗更為突出，就煤礦企業(yè)來講，如果能耗偏大的話，則不利于提高經(jīng)濟(jì)效益，另外能量的過于消耗，也違背了節(jié)能減排的要求。

4 煤礦立井提升機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)要求

某一礦井擔(dān)負(fù)著主提升的任務(wù)，配置著繞式提升機(jī)，對(duì)于所選用的電機(jī)來講，其功率大小達(dá)到800 kW，將7 t的箕斗當(dāng)作提升容器。另外就新副井而言，也擔(dān)負(fù)著一系列的提升任務(wù)，例如煤礦機(jī)械的提升，配置著摩擦輪提升機(jī)，對(duì)于所選用的電機(jī)來講，其功率大小達(dá)到400 kW，將1 t的罐籠當(dāng)作提升容器。伴隨自動(dòng)化技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，使得在很多的領(lǐng)域，電氣自動(dòng)化控制得到了大力的推廣，當(dāng)然礦井提升機(jī)也不例外，目前，無論是國外還是國內(nèi)，該項(xiàng)技術(shù)都較為成熟，同時(shí)也取得了可觀的應(yīng)用效果，對(duì)于在提升機(jī)上的運(yùn)用，本文主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析，也就是提高過程自動(dòng)化控制、提高行程自動(dòng)化控制以及回路自動(dòng)化控制，以期能為有關(guān)人員提供借鑒。

（1）提高過程自動(dòng)化控制。因?yàn)橄到y(tǒng)有著一系列的優(yōu)勢(shì)，例如運(yùn)算速率理想、有著較好的靈活性等，所以可以開展故障診斷，可以基于交流變頻裝置，向其中引入這一系統(tǒng)，促使控制效果更為突出，可以把預(yù)測(cè)以及控制等，有效組合于控制總線，以針對(duì)于靜止變流器，達(dá)到傳動(dòng)控制的目的，與此同時(shí)，對(duì)變量開展科學(xué)合理地調(diào)整。

（2）提高行程自動(dòng)化控制。在對(duì)提升機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)對(duì)位置進(jìn)行全面控制，讓它可以在準(zhǔn)確的位置上停車。借助電氣自動(dòng)化控制，有利于更好地完成傳感信號(hào)的收集和處理工作，并科學(xué)的求出罐籠位置，然后對(duì)其開展控制保護(hù)工作。在對(duì)罐籠進(jìn)行提升的過程中，應(yīng)防止出現(xiàn)爬行提升現(xiàn)象，這樣才能有效增加提升效率。

（3）回路自動(dòng)化控制。若是設(shè)備出現(xiàn)故障，想要更好地完成保護(hù)工作，防止出現(xiàn)不良后果，需對(duì)安全回路進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，為設(shè)備的應(yīng)用安全提供可靠保障。就安全回路來說，它可以結(jié)合故障產(chǎn)生的原因，通過多種處理方式來實(shí)現(xiàn)，還擁有一定的監(jiān)視功能，無論是設(shè)備故障還是電氣問題，都可以獲得安全制動(dòng)效果。

5 PLC自動(dòng)化控制技術(shù)在系統(tǒng)中的運(yùn)用

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，再加上生產(chǎn)力持續(xù)的進(jìn)步，對(duì)于電氣自動(dòng)化來講，其屬于一種生產(chǎn)力工具，不但有助于促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步，也可以有效提升作業(yè)效率，確保整體的工作效果。通過有效運(yùn)用這一項(xiàng)技術(shù)，可為產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展，提供有力的支持，并且也有助于進(jìn)行開采作業(yè)。在提升系統(tǒng)中包括多個(gè)構(gòu)成部分，例如主控系統(tǒng)，其屬于核心的系統(tǒng)，可以有效檢測(cè)及保護(hù)工作過程。在這些系統(tǒng)的配合下運(yùn)行，有利于讓提升系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用。

（1）井筒信號(hào)系統(tǒng)。對(duì)于這一系統(tǒng)來說，主要包含著兩個(gè)部分，也就是操車以及信號(hào)系統(tǒng)，當(dāng)然也包括一些別的成分，例如PLC控制箱。在信號(hào)裝置中還包含多個(gè)構(gòu)成部分，如CPU及小型繼電器等。當(dāng)運(yùn)行時(shí)還具有信號(hào)采集及邏輯運(yùn)算等特點(diǎn)，基于通訊系統(tǒng)的支持，能夠更好地完成井口信號(hào)同車房顯示屏的信號(hào)傳輸。就電源模塊來講，它可以增強(qiáng)裝置運(yùn)行時(shí)的電能，信號(hào)顯示屏則能展示出實(shí)際的工作狀態(tài)，通過繼電器的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣隔離。

（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而言，可以起到很好的監(jiān)測(cè)及保護(hù)作用，在該系統(tǒng)中還存在著多種控制功能，例如驅(qū)動(dòng)以及電流控制。對(duì)于驅(qū)動(dòng)控制來說，無論是位置還是速度，都可以達(dá)到保護(hù)的目的，并獲得主控PLC系統(tǒng)的命令，利用位置系統(tǒng)和速度PID可以對(duì)程序進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)，把電流計(jì)勵(lì)磁控制傳輸給電樞電流計(jì)勵(lì)磁電流，然后發(fā)送脈沖信號(hào)給勵(lì)磁變流器，會(huì)按照系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來全面強(qiáng)化提升機(jī)的運(yùn)行，進(jìn)一步增強(qiáng)其運(yùn)行效果。

（3）主控系統(tǒng)。在PLC控制中，最關(guān)鍵的部分就是主控系統(tǒng)，它可以完成提升機(jī)運(yùn)行的順序控制等功能，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)有關(guān)的硬件和PLC通訊進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到系統(tǒng)的控制和監(jiān)控目的。

（4）診斷報(bào)警系統(tǒng)。針對(duì)診斷報(bào)警系統(tǒng)來說，它有著很好的保護(hù)作用，在這之中包含一系列的功能，如自動(dòng)診斷及報(bào)警功能。其報(bào)警將顯示出通訊故障及漏電閉鎖等問題。若是出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)能夠自行進(jìn)行診斷，且還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，根據(jù)故障的具體狀況，找出故障出現(xiàn)的部位，分析故障狀態(tài)，從而將其解決掉。

6 自動(dòng)化控制技術(shù)在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能

在礦井中應(yīng)用的控制裝置，大部分都是機(jī)電裝置，亦或是接觸器，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對(duì)不好，在運(yùn)行過程中還極易出現(xiàn)故障，且耗費(fèi)電量比較多，因此礦井的經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較多，這將不利于礦井的正常生產(chǎn)。若是借助機(jī)電一體化技術(shù)將能較好地防止故障問題，有利于確保作業(yè)人員安全，減少設(shè)備維修費(fèi)用，增強(qiáng)其運(yùn)行效率，從而進(jìn)一步提升礦井的安全，確保生產(chǎn)的高效性。

（1）借助自動(dòng)化技術(shù)，可以達(dá)到集中控制的目的，同時(shí)還能對(duì)有關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)視，完成絞車打點(diǎn)及提升等工作。

（2）就主井來說，應(yīng)按照PLC系統(tǒng)及信號(hào)PLC系統(tǒng)，構(gòu)建通訊聯(lián)系，從而達(dá)到邏輯控制及相互閉鎖的目的，構(gòu)建數(shù)據(jù)集成及處理等一體的智能控制系統(tǒng)，有利于全面確保絞車安全。

（3）可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提升機(jī)的提升過程，如對(duì)電流及天輪軸溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最大限度地防止提升機(jī)出現(xiàn)超載及二次裝載等事故。

（4）完成集控手動(dòng)、全自動(dòng)及檢修之間的相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)正常生產(chǎn)時(shí)，可通過集控全自動(dòng)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行;若是某一運(yùn)行環(huán)節(jié)發(fā)生故障，那么絞車房就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)還會(huì)將絞車信號(hào)系統(tǒng)關(guān)掉，將箕斗放到裝載部位，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝載，且也不能發(fā)出提升信號(hào)。在這一過程中，僅可以通過裝載硐室信號(hào)進(jìn)行檢查確認(rèn)，并借助手動(dòng)裝載來實(shí)現(xiàn)檢修過程中的現(xiàn)場(chǎng)操作。

（5）可借助雙變頻控制系統(tǒng)，將兩套系統(tǒng)當(dāng)作備用，增強(qiáng)裝備水平，最大限度地減少控制系統(tǒng)事故，將其影響降到最低。

7 結(jié)束語

總之對(duì)于立丼提升機(jī)來講，可為施工準(zhǔn)備、設(shè)備的運(yùn)輸?shù)?，?chuàng)造有利的條件，為盡可能發(fā)揮提升機(jī)的作用，需要積極引入自動(dòng)化控制技術(shù)，針對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不斷強(qiáng)化其自動(dòng)化效果，確保系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠以及安全，在具體應(yīng)用過程中，可以降低發(fā)生誤差的問題。

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