浅谈矿井提升机集中智能化控制系统的设计.doc

1、浅谈矿井提升机集中智能化控制系统的设计摘 要矿井提升机是矿山生产的关键设备，其运行的 安全性和可靠性对矿山生产起着至关重要的作用。 传统的矿井提 升机系统控制精度不高、调速性能较差、安全保护和监测环节都 不够完善。本文主要阐述了国内提升机研究现状，并分析了 PLC 控制提升机交流电控系统组成、功能、原理。 关键词矿井；提升机；现状；原理；构造 中图分类号：TP11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0250-01 一、当前国内提升机的现状 矿井提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提

2、升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内相关行业专家学者的一个研究课题。在国外科学技术突飞猛进发展的时候，由于文化大革命的影响，我国没有掌握世界上的技术发展动向，国内有些很有作为的技术人员花许多精力在研究金属水冷电阻之类的技术上，以至国内这段时间在提升机电控技术方面没有多少进展，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。改革开放以来，由于某些工程的急需，我国曾以很昂贵的价格从国外引进一些提升机电控设备，这些引进的提升机电控设备，有的是晶闸管数字直流调速系

3、统，有的是交一交变频的现代交流调速系统。但使用这些国外先进技术的矿井提升机电控系统毕竞是少数，直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，只有少数是电动机一发电机或晶闸管直流调速系统。即使后者就其控制技术而言，也依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。 近年来交流变频调速技术迅速发展起来，调速方式的不断进步使得运用于提升机系统的交流调速技术不仅仅局限于传统的转子串电阻方式，变频调速技术也越来越多地在提升机控制系统中广泛应用，充分发挥出交流调速的优势。 二、提升机在矿井中的应用及原理 矿井提升机是矿井井下和地面的工作机械，是一种大型绞车。用钢丝

4、绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。 矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮） 、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用

5、于年产量在 120 万吨以下、井深小于 400 米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产 120 万吨以上、井深小于 2100 米的竖井大多采用这种提升机。 三、当前矿井提升机电控系统的

6、分类 传统的矿井提升机的电控系统主要有以下几种方案：转子回路串电阻 的交流调速系统、直流发电机与直流电动机组成的 G-M 直流调速系统和 晶闸管整流装置供电的 V-M 直流调速系统等。 矿井提升机电控系统分为矿井提升机直流电控系统和矿井提升机交流 电控系统。交流提升机电控系统的类型很多，目前国产用于单绳交流提升机的电控系统主要有 TKD-A 系列、TKDG 系列、JTKD-PC 系列，用于多绳交 流提升机的电控系统主要有：JKMK/J-A 系列、JKMK/J-NT 系列、JKMK/J-PC 系列等。单绳提升机电控系统又分为继电器控制和 PLC 控制。 提升机交流电控系统主要由高压开关柜 空气或

7、真空 高压换向柜 、 空 气或真空、转子电磁控制站、制动电源、操纵台、液压站、润滑油与制动 液泵站、启动电阻运行故障诊断与报警装置等电气设备组成。主要完成矿 井提升机的启动、制动、变速及各种保护。 四、PLC 控制提升机交流电控系统组成、功能、原理 1、PLC 控制提升机交流电控系统的构造 PLC 控制提升机交流电控系统由可编程序控制器、输入输出转换继电 器、KT-DLZD 可调闸动力制动电路模块、TSZX-01 型提升机综合显示控制仪 电路、YTX-1 语言报警通信电路、CL-1 电流检测模块、电气保护电路、加 速接触器柜组成。 2、PLC 控制提升机交流电控系统的原理 通过运行 PLC 内

8、所编写的程序去控制继电器和接触器的通断来控制电 动机的运行。在程序运转状态下，PLC 工作于独特的周期性循环扫描工作方 式，每一个扫描周期分为读输入、执行程序、处理通信请求、执行 CPU 自 诊断和写输出几个阶段。 1.读输入 也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断电状态，并 将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器。在此输入映像寄存器被刷 新。接着进入程序执行阶段，在程序执行时，输入映像寄存器与外界隔离， 即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容不会发生改变，只有在下一 个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。 2.执行程序 根据 PLC 梯形图程序扫描原则，按先左右后上下的步序

9、，逐句扫描， 执行程序。但遇到程序跳转指令时则根据跳转条件是否满足决定程序的跳 转地址。用户程序涉及到输入输出状态时，PLC 输出映像寄存器中读出上 一阶段采入的对应输入端子状态。根据用户程序进行逻辑运算，运算结果 27 再存入有关器件寄存器中。 3.处理通信请求 CPU 执行通信任务 4.执行 CPU 自诊断 PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器 5.写输出 程序执行完毕后，将输出映像寄存器，既器件映像寄存器中的寄存器 状态。在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路驱动功率放大电 路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。 五、结束语 总之， 采用 PLC 控制简化了设备与设备之间的连线，提高了传输的可靠性， 有效的减少了成本，并且便于安装。提升机电气方面的故障显著降低，大大减少了 系统的维护量，减少了维修人员的数量，节约了大量的材料费用，而且提 高了提升系统的可靠性和矿井的生产效率。