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技术与市场 技术研发 2 0 1 4 年第2 1 卷第1 2 期 云 冈矿 T K D系列矿 井提升机 的 P L C改造 谢俊芬 大同煤矿集团有限责任公司 云冈矿，山西 大同0 3 7 0 0 3 摘要 分析了云冈矿矿井提升机对电控装置的要求， 指出了用P L C改造 T K D系列提升机的优点， 给 出了P L C系统的具 体实现方法和组态， 经现场安装、 运行， 表明 P L C系列准确、 可靠。 关键词 提升机 ；电控 ； P L C d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 68 5 5 4 ． 2 0 1 4 ． 1 2 ． 0 5 9 1 提升机对电控装置的要求及系统改造 矿井提升机承担矿物的提升、 人员的上下、 材料的运送等 任务 ， 是矿山大型关键设备 ， 因此对电控装置有以下要求。 1 ． 1 要 求满足 四象限运行 提升容器在上下时， 电气系统必须要按照加速 、 等速、 减 速、 爬行 、 停车五个阶段运行， 也就是说电动机必须根据负载的 变化而自动地工作在正向电动、 正向制动、 反向电动、 反 向制 动， 即满足四象限运行。 1 ． 2平滑调 速且调速精度 高 提升系统要求电气传动系统能满足运送物料、 运送人员、 运送火工品、 检查验绳 、 低速爬行等， 所以要求提升机电气传动 系统能平滑调速。对于调速精度， 提升机一般要求静差较小 高速下 s ≤1 ％ ， 这是为了系统在不同负载下的减速段的距 离误差小。这样爬行段距离可设计的尽可能短， 以获得较高的 提升能力。 1 ． 3 设置准确可靠的速度给定装置 提升工艺要求电气传动系统的加减速平稳， 根据有关安全 规程 ， 对提升机的加 、 减速度有一定 了限制 。另外 ， 为了提高提 升设备的使用寿命 ， 减少人们对加减速度的不适应程度， 降低加 速时的电流冲击， 要使提升机按 S形速度曲线实现加速和减速。 1 ． 4设 置 行 程 显 示 与 行程 控 制 器 为了便于提升机司机的操作， 电控系统应设置可靠的提升 容器在井筒位置的显示装置和位置检测装置， 准确地检测出提 升容器在井筒中与减速点开始 、 停车及过卷相对应 的位置， 实 现可靠地停车 和减速 。 1 ． 5 设置 完善的故障监视 装置 故障监视装置的可靠性应表现在两个方面 ①电控系统的 稳定性好 ， 故障少。②出现故障后应能根据故障性质及时进行 保护， 并能对故障内容进行记忆 和显示 ， 以便迅速排除故障。 此外 ， 设置可靠的闸控电路， 实现分级制动。 2 P L G控制系统构成 矿井提升机是 整个矿井 的枢纽 ， 除了能按照预定 的力 图和 速度图， 在四象限实现平稳启动、 等速运行、 减速运行、 爬行和 停车， 而且在运行过程中要有极高的可靠性和安全性。根据提 升机上述工况要求 ， 采用的 P L C控制系统构造的交流提升机拖 动系统见图 1 。图 1中， P L C控制系统主要由 P L C控制柜、 可 控硅加速柜、 低频电源柜和上位机监控等4部分构成。 2 ． 1 P L C控 制 系统 目前， 我矿经 P L C改造的三套电控设备 ， 其中二套是由淮 南市六信电控设备公司生产的 T K D - P L C型提升机电控系统 ， 另一套为焦作华飞电子电器工业公司生活的 J T D K ． Z N ． O I S型 提升机电控系统。 图 1 提升机拖 动系统框 图 T K D P L C型 电控 系统 采 用 的是 西 门子 生 产 的 s 7 3 0 0型 P L C， J T D K ． Z N - O I S型电控系统采用的是 日本三菱公司生产 的 F X 型 P L C 。虽然结构不 同， 但 都是 以 P L C为核心 控制系 统 ， 用 于完成提升机行程控制 、 逻辑 操作 、 故 障保护及 液压制 动控 制等。P L C与安装在提升机上的轴编码器配合， 完成提升行程 和提升速度 的控制功能 。P L C将外部信号 操作 台面板上的选 择开关信号， 按钮信号等 接收过来 ， 按照预定的逻辑控制进行 处理， 并发出开车所需要的各种信号， 使绞车按照预定的力图 和速度图安全运行。P L C还对轴编码器发出的脉冲进行记数， 并进行脉 冲量化处理 ， 间接检测计算 出提升容器 的行程 S和速 度 V f ， 并根据计算出的S 、 V f 和V g对提升机进行监视保护。 P L C与继电器构成 双线制提 升机 安全保护 回路 。来 自提 升机各部分的保护信号分为立即施闸、 井 口施闸、 电气制动和 报警4类。其中井口施闸、 电气制动和报警类事故信号直接引 入到 P L C中， P L C将其处理后送监视器显示故障类型并控制声 光报警系统报警并施闸。而立即施闸类事故信号 除引入到 P L C中处理、 显示 、 报警外， 还直接引入到安全直动回路， 动作 施闸系统施 闸。系统 的安全 回路 有两套 一套 由 P L C构成 ， 另 一 套为继电器直动回路。 2 ． 2可控硅 加速柜 可控硅加速柜和以前的转子接触器在布线结构上一样， 承 担加速时的电阻切换 ， 主要由晶闸管及其触发回路构成。与原 7 D 5 技术研发 T E C HN 0L o G Y A N D M R K E T 有 的接触器相 比较 ， 具有无 触点 、 功耗 小 、 维修量小 等优点 ， 因 而具有广 阔的应用前景。 2 ． 3 交 一交 变频 电 源柜 低频电源采用全数字交 一 交变频器和现代控制技术， 解决 了矿井交流提升 系统在减 速段 的调 速与爬 行 问题 。减 速阶段 在各种 负载条件下均可严格按照给定 的速度 图运行 ， 使交流拖 动系统在负力减速方式下达到直流拖动系统的调速性能， 提高 了提升效率 ， 而且节能效果 十分显著 。 1 装置采用全数字交 一交变频器和逻辑无环流控制技术， 省去有环流系统的3个换流电抗器， 具有体积小、 噪音低、 空载 损耗小等特点。 2 减 速段速度调节采用低频发电制动方式 ， 将 系统 的动能 反馈给电网。与动力制动减速相 比， 不仅调速性能好 、 减速与 爬行 自然过渡 ， 而且节能效果显著 。 3 采用现代智能控制技术实现速度 闭环调节 ， 负力 减速阶 段在各种负载条件下均可严格按照给定 的速度图运行 ， 使交流 拖动系统在减速段达 到直流拖动系统的调速性能 。 4 由于装置优 良的调节 性能 和发 电制动与 电动状态 的 自 然过渡 ， 不需要进行任何主线路 的转换 。可实现正 力减 速与爬 行 、 负力减速与爬行等多种 工作方式 ， 在提 升系统 的最大静 张 力差允许范围内均能实现负力减速 。能满足主 、 副井 提升的所 有控制要求。 5 装置采用多 C P U计算机控制系统， 在 I ／ O接口、 功能单 元 、 信息存储和系统总线等多方面采用了容错设计。系统具有 完善的自诊断功能， 通过彩色液晶显示器可以显示各种故障信 息 7 0余种 、 速度图和系统运行参数等， 提高了系统的可靠性 和可维护性 。 2 ． 4上住机监控部分 目前监控部 分可 分为 两类 一 类是 基 于 Wi n d o w s 操作 系 V o 1 ． 21， No ． 1 2， 2 0 1 4 统， 通过 P L C编程软件设计出监控界面， 可在计算机屏幕上实 时动态反映提升机 系统的所有 运行参数 和运行 状态 。另一类 是在司机台内部集成触摸屏， 由厂家一次性写入程序 ， 也可显 示提升机系统的运行参 数和运行 状态 ， 只是 内容较 少 ， 不便于 人员修改增加显示 内容 。 通过 监控界面 ， 可显示 提升 机主 回路 、 低 压 配电 回路 、 提 升系统、 速度图、 液压制动系统、 装卸载系统和故障信息等画 面 ， 能使 司机对提升机 的运行 状况一 目了然 ， 若 发生 故 障 ， 司 机能及时从监视器上了解到故障类型及位置， 及时通知维修 人员排除故障。另一方面能使计算机 自动判断出故障类型。 计算机对提升机进行故障诊断时， 对系统输入的所有信号用 专家知识进行分析 、 推理 ， 最后做 出正确决 策。整个故 障诊 断 逻辑包括推理机构和知识数据库两大部分。为保证故障诊断 结果的合理与正确 ， 在决策的快速性和抗干扰能力方面作了 重点考虑 。 3结语 该电控系统除了具有 煤矿安全规程 要求的各种保护和 闭锁功能外 ， 还增加 了软件的保 护功能 ， 并为 工业局 域 网和现 场总线控制留有友好的接 口， 保证 了系统的可兼容性， 提高了 提升系统的安全性。由于运行故障率低， 大大增加了有效提升 时间， 提高了矿井的提升能力。 参考文献 [ 1 ] 晋民杰， 李 自． 矿井提升机械 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 潘英． 矿山提升机械设计[ M] ． 徐州 中国矿业大学出版 社 ， 2 0 01 ． [ 3 ] 葛世荣． 矿 井提升可靠性技 术 [ M] ． 徐 州 中国矿 业 大学 出版 社 ． 1 9 9 4． 上 接 第 1 0 4页 机模拟成果的准确性。与此同时， 企业应当借助于计算机模拟 技术 ， 明确煤矿地层 的运动情况 ， 并结合周围 的环境 、 建筑物等 情况制定科学合理的开采方法和方案。这里的建筑物主要是 指工厂、 居民区等不容易搬迁的建筑物。 3 ． 4发展煤炭地 下气化技 术 煤炭地下气化技术是控制储存地下煤炭燃烧 的一种技 术 ， 将煤热化 由此产生可燃性气体 ， 再 收集这些 可燃性气 体 ， 这是 需要将建设矿井 、 开采煤矿 、 气化技术融为一体 的技术 ， 通过这 个技术能开采出更加清洁的能源与化工原料 ， 该技 术的安全性 高， 生产成本低， 开采煤矿的效率高， 最重要的是更加环保。该 采煤技术属于国际先进水平 ， 能够更加充分地对煤矿进行开 采 很多矿渣也能够得 到最大 限度 的利用 ， 还 能适应复 杂的地 质环境 ， 具有 良好 的应用前景与更高的经 济效益。我 国要大 面 积推广此类采煤方法， 保证我国矿产资源能够得到更加充分利 用 ， 增大煤矿的产量 ， 进而促进我国经济的发展。 3 ． 5 推 广绿 色开采技术 我 国环境问题 日益严 峻 ， 在发展经济 时必 须综 合考虑环境 因素 。在开采煤矿的过程 当中， 煤矿企业应 当尽可能多地采用 绿色开采技术 ， 最大 限度地采取可行措施来保 护环境 。现 阶段 7 D 6 的煤矿开采工作 中， 开采地层 中的煤矿主要通过地表 塌陷的方 式为主 ， 而对于开采地表 煤矿 ， 主要通过 直接 挖损 的方 式。这 些方式会释放出煤矿中的诸多污染气体， 从而对大气环境带来 严重的污染。所以， 煤矿企业应当尽快摒弃传统滞后的开采方 式 ， 采取绿色开采技术来保护 生态环境 ， 只有 这样 才能为煤 矿 生产工作提供可靠保障。 4结语 综上所述 ， 本文主要对我 国煤矿开采技术现状进行 了深入 分析 ， 并且提出 了加强煤矿开采工作的几点建议 。我 国如今的 开采技术已经有了大幅度提高， 但是仍然与国际先进的开采技 术存在显著的差距。所以相关工作人员应当采取现代化的煤 矿开采技术， 推动我国煤矿事业的可持续发展。 参考文献 [ 1 ] 曹建国． 煤矿开采技术发展方向探讨[ J ] ． 山西省煤炭规 划设计 院， 2 0 1 2 8 9 91 0 2 ． [ 2 ] 王伟， 张旭． 浅析我 国煤矿开采技术发展的方向[ J ] ． 中 国外资 下半 月 ， 2 0 1 3 6 6 86 9 ． [ 3 ] 夏晓明． 煤 矿 开采技 术 的发 展 趋 势分析 [ J ] ． 科 技 与 生 活 ， 2 0 1 2 4 5 55 6 ．
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