矿井提升系统自动化控制探析

摘 要：近几年来，随着科技的迅速发展，我国在矿井提升系统的设计、制造和使用上有了很大的发展。特别是高产高效矿井的涌现，促进了矿井提升机向大容量、大功率、高效率、高安全性、高可靠性、全数字化及综合自动化的方向发展。本文主要介绍自动化控制在矿井提升系统中的应用情况。

关键词：提升机；自动化；电控系统

0 引言

随着全数字调速装置等技术的发展，一般矿井提升机在传动方面的问题已基本得到较好的解决，其主要矛盾已逐渐集中于自动化控制方面。随着科学技术的迅速发展，当前在矿井直流提升机中也开始逐步增强了自动控制技术和信息技术的使用范围，为实现矿井提升机的自动化方面的发展做出了很大的贡献。

1 矿井提升机的类别

（1）摩擦式矿井提升机。在深矿井作业的时候，钢丝绳组要对比较大的力矩改变进行承受，进而使钢丝绳组的应用年限受到制约，并且在深井当中尾绳悬垂非常大的长度，在井筒当中较易扭曲，这不利于作业的安全性。多绳组摩擦式矿井提升机有效地解决了这个问题，其具备较高的安全性，费用少、耗能少、电机装置轻量化、主动轮直径小、绳组细，不但在深矿井适用，而且在斜井和浅立井也适用。

（2）缠绕式矿井提升机。结合不同的卷数，能够划分缠绕式提升机为单卷筒提升机与双卷筒提升机。单卷筒的提升物是单钩，一组钢丝绳的一段跟转筒连接，而另外一端连接提升容器，转筒运行的时候，钢丝绳凭借转筒的方向对下放和提升容器进行控制。双卷筒式提升机的提升是两钩，在两个卷筒上面固定两根钢丝绳组，两个卷筒运行的时候，一个转筒对容器进行提升，而另外一个使容器下降。

结合卷筒的外形，能够划分缠绕式提升机为变直径和等直径的两种形状。因为等直径卷筒缠绕式提升机的制造构造简单，制造费用比较低，所以被普遍地应用在生产中。等直径卷筒提升机的不足之处是，在矿井深处运行的情况下，会由于钢丝绳组两边长度承受的压力存在差异，难以使力矩平衡，因此这种卷筒提升机被淘汰掉。当今在生产实际当中借助尾绳来解决平衡问题。

2 矿井提升系统自动化控制的组成

（1）PLC以及行程控制。借助PLC冗余控制，实现提升机系统的主井卸载、行程监控安装，操作保护等。借助一台PLC远程控制分站实现PLC与操作保护的连接。它的关键作用是对操作步骤进行执行，且显示闭锁与一系列的故障保护，便于维护工作者维护与检测系统。在PLC当中引入系统各个部分的保护信号，经过PLC的处理之后，用于保护提升机。倘若存在故障的情况，那么迅速地实现电气制动、施闸（井口迅速制动和井中二级制动），以及对声光报警系统进行控制和送监视器对故障种类进行显示，且将故障记录做好。系统有三套安全回路，即继电器直动回路、辅PLC，以及主PLC。

主PLC有效地统一设置的部分行程参数、一些保护信号、轴编辑器信号、操作信号实施逻辑运算处理，将提升机要求的速度给定信号自动形成。减速段S形曲线和速度给定信号的加速使制定、启动过程当中的提升机控制精度以及机械冲击降低，进而确保了停车点的精度与固定性。

行程监控部分的组成是井筒开关、两个轴编辑器（在减速机轴端上装一个、在接绞车滚筒轴端上装一个）一台辅PLC，提升机钢丝绳的行程位置与在线速度受到两台轴编码器的转换，进而成为脉冲信号到达PLC，通过PLC软件的处理之后成为提升钢丝绳钩头在井筒当中的在线速度与位置，且显示在操作台监视器上。将设计的运行曲线预存在系统里面，比较预置行程和软件处理之后的行程，自动地实现保护和跟踪。如此的策略精度高、稳定、灵活，只要对高分辨率的轴编辑器进行配置，就能够确保小于2cm的定位精度，以及能够借助井筒开关校正伸长钢丝绳与打滑导致的行程误差。

（2）上位机控制。在操作台当中，其通常的组成是指示、左，右操作。在这个过程当中，左操作台的作用是磁场输电、手柄制动、高压输送，以及附带闸试验、灯试验、快开、复位，紧停按钮。右操作台的组成部分是控制方式、手柄操作、工作方式等一系列的开关和按钮，监视器在指示台左边，而故障信号灯和指示器在右边。

在监视器当中，借助人机对话，不但可以对主同路系统和低压配电进行显示，而且还可以增强故障信息、制动，装卸控制。在提供工作参数、故障种类和时间、工作现状等的基础上，使矿井提升机的工作现状改变。倘若发生故障，借助监视器就可以对实际情况进行把握，以及由有关的工作者来处理故障，从而使工作效率大大地提升，且使故障的制约时间缩短。

（3）稳定和安全的网络化控制。借助网络通讯，电控系统的一系列组成部分能够交换信号与数据，在全面兼顾场地安装基础上，尽可能地使维护与安装费用减少，信号系统、控制系统、操作台借助网络通讯交换数据，不但便捷和快速，而且稳定性强和硬件少。

（4）数字化控制。当今的矿井提升机当中，绝大多数的矿井提升机的控制核心是性能良好和先进的PLC，在确保外围装置健全和稳定的过程中，持续地使矿井提升机的效率提升。借助双闭环电流调整，实现电枢回路和磁场同路的故障保护。借助先进的PLC控制器，不但可以实施数字化处理，而且还有着抗干扰性能高、集成度高，响应快速的特点。因此，动力、低频制动能够确保自动化控制整个过程的调试、故障诊断，以及参数设置。

3 结论

矿井提升机采用全数字化控制后，提高了矿井提升机运行的可靠性和运行效率，尤其全自动提升的实现，缩短了提升周期，极大地提高了矿井的生产能力，减少了维护人员和司机的配置，为矿井的安全生产提供重要的理论支持。就目前的运行效果来看，自动化控制系统运行状态稳定、可靠，易于操作，具有较高的安全性能和明显的节能效果，优势显著。矿井提升机的自动化控制水平的不断提高有效地促进了矿井的安全发展。

参考文献：

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作者简介：石汝珍（1983-），男，山东济宁人，本科，2007年毕业于山东大学自动化专业，助理工程师。endprint