PLC在主井提升机安全回路系统中的应用

任满忠 房振宇 郭本利

(1.中国华冶科工集团有限公司;2.富凯矿业有限公司;3.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；4.金属矿山安全与健康国家重点实验室；5.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

PLC在主井提升机安全回路系统中的应用

任满忠1房振宇2郭本利3，4，5

(1.中国华冶科工集团有限公司;2.富凯矿业有限公司;3.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；4.金属矿山安全与健康国家重点实验室；5.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

主井提升机系统性能对矿山的安全、高效生产起着关键作用。提升机在运行过程中一旦发生故障，轻则相关器件损坏，重则导致机械或者竖井内部相关设备损坏，严重影响矿山生产。通过对付老庄铁矿主井提升机PLC控制技术和传统的继电器安全保护回路系统的应用分析，表明PLC控制下的安全保护回路优势明显，可提高设备的完好率和利用率，保证矿井的安全生产。

提升机 PLC 安全保护系统

随着数字化矿山的发展，国家对提升机的安全系数要求越来越高，各大矿山对提升系统的安全系数也有了更高的要求。PLC控制技术的高速发展，给提升机保护控制提供了新技术。采用继电器和PLC双线制的安全保护代替传统的继电器安全保护，可更有效地保证了提升机的安全性能。

安全回路是矿井提升机系统最重要的部分。目前提升机的安全故障处理方式有[1]： ①立即抱闸类事故，如过卷、高压跳闸、超速、传动故障、人工急停按钮故障、液压油压异常、PLC故障、松绳、测速机故障等； ②提升终了施闸类故障，运行过程中风机故障、主机轴瓦过热、定子、转子变流器局部故障、变压器温度偏高等；③电气制动类故障，如液压制动系统油温高、液压制动系统油位低、闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳等；④报警类故障，提升系统如主电机、轴承、变压器等温度高。采用PLC系统的提升机系统，清晰的组态画面可以实时观测到提升机安全回路的每个细节状态。

1 传统的安全回路保护系统

富凯矿业付老庄铁矿主井在建井期间采用了2JK-3/11.5缠绕式提升机提升废石，采用传统的TKD-A电控系统和传统的继电器保护回路，如图1所示。安全回路中设有LK-1主令开关零位保护触头、DZK-1制动手柄闭锁开关触头、JSJ测速回路断线监视继电器触头、GSJ1减速阶段过速保护继电器触头、GSJ2等速继电器触头、J2制动油过压保护继电器触头、SL失流保护继电器触头、SYJ动力制动失压继电器保护触头、GYD油开关辅肋触头、JXK1、JXK1A、JXK2、JXK2A过卷开关、JXK3、JXK4闸瓦磨损开关等。这些继电器触点串在安全回路里，运行过程中如果出现故障，安全回路继电器AC失电，液压站电磁阀断电释放，实施安全制动。

图1 TKD-A系列提升机电控安全回路

从图1可以看出，该安全保护回路继电器节点多，故障率高，现场维护不方便[1-2]。

2 基于PLC的安全回路保护系统

该矿主井生产期间采用JKMD-4×4(Ⅲ)落地式多绳摩擦式提升机，采用全数字直流电控系统。为了保障提升机系统安全可靠，将继电器安全回路和PLC安全回路相结合，实现故障安全 “热冗余”[3]。如图2所示。

2.1 继电器安全回路

继电器安全回路如图3所示。在图3中，D801为时间继电器，D802为中间继电器，D803和D804为安全继电器，将多个故障点接入继电器安全回路中。提升机正常无故障时，安全回路高压跳闸等触点均闭合；提升机发生故障时，安全回路的安全继电器触点断开，线圈失电，液压控制系统的安全继电器触点断开，提升机实现安全制动。提升机故障排除后，故障点触点重新闭合，按下安全复位按钮，液压控制系统的安全继电器触点闭合,解除提升机安全制动[3]。

图2 双线制提升机安全保护回路

图3 继电器安全回路

2.2 PLC安全回路

付老庄铁矿主井生产期间提升机安全回路由PLC安全回路和继电器安全回路组成，构成安全保护系统双冗余。通过对故障信号的智能分析，采取不同的制动动作，对于严重故障应采取立即施闸措施，对于轻故障可以实施减速停车或者当次运行周期完毕后施闸停车。通过PLC系统检测以及组态换面显示，可以第一时间找到故障来源，并马上采取有针对性措施，避免了安全隐患确保安全有效生产。

图4中，每个程序段用梯形图来表示，PLC给每个故障输入了唯一的信号地址。程序段5属于立即施闸类故障,有安全回路检测、高压跳闸等10个故障信号地址，KDl57为外接中间继电器；程序段6属于提升终了施闸类故障，有油压高、速度比较偏差大等8个故障信号地址，KDl66为外接中间继电器；程序段7为电气制动类故障，有松绳检测故障、离合检测故障等10个故障信号地址，KDl67为外接中间继电器；程序段8为报警类故障，有润滑油压故障、变压器超温等9个故障信号地址，KDl52为外接中间继电器。KDl57、KDl66、KDl67的接点与继电器安全回路中的D801、D803、D804的接点串联，组成液压制动系统安全制动电磁阀的控制回路。

图4 PLC安全回路

2.3 应用效果

①提升系统安全回路中引入PLC技术，灵活运用PLC编程进行软件控制，保证了安全回路的稳定、有效；②通过灵活的梯形图编写，可进行复杂的逻辑编程，减少了复杂的外部接线，条理清晰，便于维护；③通过PLC与组态软件通讯，实现组态界面快捷、准确的故障查询，减少了维护时间；④故障率低，安全可靠。

3 结 语

通过付老庄铁矿两种提升机安全回路的比较和应用，PLC控制下安全回路保护系统结构简单、维护方便、故障率低，保证了提升机的安全性和可靠性。

[1] 卢 燕.矿井提升机电力拖动与控制[M].北京：冶金工业出版社，2001.

[2] 顾永辉，范廷瓒.煤矿电工手册[M].北京：煤炭工业出版社，1999

[3] 何凤有，谭国俊.矿井直流提升机计算机控制技术[M].徐州：中国矿业大学出版社,2003.

2015-05-18)

任满忠(1966—)，男，总工程师，工程师，056003 河北省邯郸市岭南路23号。