1、1澄合煤矿提升机电控系统改造摘要：本文对澄合煤矿主井提升机原电控系统现状作了简要介绍，提出了全数字网络化电控系统改造方案。并介绍了数字化网络化的电控系统的硬件结构和系统的功能特点，通过对新老系统深入分析以及性能比较，体现了新系统的数字化、网络化以及安全性、可靠性、高效性等特点。 关键词：提升机；电控系统；PLC 中图分类号： TD534 文献标识码：A 文章编号： Abstract: The paper briefly introduces the situation of the original electric control system of Chenghe Coal Mine ho
2、ist. It puts forward the transformation project of the digital network electric control system and implements .It analyzes and compares both the new and old system, which shows the security, reliability, efficiency of the digital network system. In conclusion, the new system has obvious energy savin
3、g effect and outstanding economic benefits. Keywords: coal mine hoist, system transformation , PLC 0 引言 陕西澄合矿业有限责任公司王村煤矿主井提升机是由西安煤矿设计院于 1987 年设计，上海冶金矿山机械厂生产，上海电气成套厂配套电控2的 JKMD-3.54 型低速直联落地式多绳摩擦轮提升机。提升机电控部分由直流电动机、同步机、直流发电机组、润滑油冷却系统、强迫通风系统、直流电控及交流辅助机组等组成。系统采用发电机、电动机直流拖动系统，即 F-D 系统。 1 原提升机电控系统存在的问题 该提升
4、机电控系统自 1988 年 12 月投入使用以来，虽然能基本满足生产的需要，但仍然存在效率较低，耗电大，安全性能不高，可靠性差，噪音、维护量大等缺点，每年维护费用数万元，且需大量的检修时间，特别是发电机转子绕组在运行的十七年中曾多次发生升高片与并头套处脱锡开焊和烧坏换向器及绕组的事故，直接影响矿井的安全生产，造成较大的经济损失，下面是原提升机电控系统存在的问题。 (1)调速系统采用双拍磁放大器电机扩大机二级放大，速度闭环调速系统。由给定积分器送来的给定信号，加到双拍磁放大器的给定绕组，经放大后供给电机扩大机的给定绕组，经再次放大后供给直流发电机励磁绕组。给定部分采用时间给定、行程校正的方式（即
5、在一定行程上设置第二减速点） 。这种方式的缺点是不能保证按照速度图的要求准确运行，特别是在减速段，因其积分作用可能产生较大的路程-速度偏差，或提前进入爬行速度，或使停车末速度过高，有可能超过安全允许的 2m/s，从而对提升安全造成极为不利的影响。 (2)行程给定部分的主要原理是利用提升机的主轴通过变换链轮和杠杆轴、凸轮轴带动一系列杠杆、凸轮桥，相互作用推动一系列开关，通过开关的通断，在提升机运行过程中给出第一减速点、第二减速点、停3车点、过卷保护等位置信号，以便进行控制和保护。这种方式由于采用机械传动，凸轮桥与开关相互碰撞的原理，所以实际运行中经常出现机械磨损，开关动作不可靠，尤其是当减速点信
6、号不能准确发出时，就能造成减速段不减速的严重后果。 (3)调速系统的速度反馈信号是通过和提升机硬连接的测速发电机获得测速反馈信号，加到磁放大器速度反馈绕组，按负反馈接法，和给定信号进行综合比较，构成速度负反馈环节。根据多年来的运行情况发现，速度反馈控制回路中的部分电阻时常发生阻值变化（夏季较明显） ，以及控制继电器受环境影响易出现触点接触不良等，使得提升过程中出现速度和电流不稳甚至出现超速的现象，更为严重的是曾出现过因测速发电机的聚氨酯传动轮脱胶、打滑而造成“飞车”的后果。 (4)提升机的同步机、发电机机组启动方式采用 6KV 少油断路器串电抗器降压启动，由于频繁启动，对电网和设备的冲击较大（
7、启动电流大于 400A） ，断路器需经常解体检查更换触头和变压器油或更换总成。 2 数字化网络化的电控系统改造方案 2.1 电控系统硬件结构 数字化直流提升机电控系统由 PROFIBUS-DP 现场总线网络结构组成。其主要包括：传动部分由 ABB 公司的 DCS800 全数字晶闸管整流控制单元等组成；主控和行控由 1 台西门子 S7-300PLC 完成，另 1 台 S7-300 PLC完成监控任务；绞车房监控机为研华工控机，安装 CP5611 通讯卡和WinCC V6.0 工控组态软件作为监控软件；另外包括触摸屏，操作台，继电器安全回路，高低压配电系统、整流变压器、平波电抗器、直流快速4断路器
8、和轴编码器等。具体系统配置见图 1 所示。 图 1 提升机电控网络结构图 2.2 系统功能特点 传动部分：本系统的调速控制装置选用 ABB 的 DCS800 全数字直流传动控制单元，该控制单元是新一代的全数字化产品，具有很高的智能性和优良的静、动态性能，可靠性高，调试维护方便，其电枢电流、励磁电流、速度自动调节控制。具有电流自适应和速度自适应功能，可预设速度基准值、电流限幅值等参数，并可限制加速过程的冲击，保证系统有良好的稳定性和精度。各控制参数可通过计算机或操作盘在线或离线整定、修改、存储或调用，并可防止所整定参数的意外改变。系统具有多种通讯接口，以及良好的人机对话及全屏幕显示软件控制结构，
9、使调试与参数整定十分直观方便。具有多个输入、输出端口，用户可通过可编的 I/O 端口测量、控制系统运行。全数字直流调速控制装置还包括晶闸管整流装置，以及与其配套的直流电动机、电枢整流变压器和励磁整流变压器、直流快开、电抗器等构成磁场恒定，电枢可逆，串联 12 脉动传动方式，本系统可进行 12 脉动与 6 脉动之间的转换，实现全载半速运行。 主控部分：数字化网络化提升机电控系统控制部分主要由两台西门子 S7-300 PLC，远程 I/O 以及控制电器等构成，完成提升行程速度控制、系统操作、监视、保护等功能，对调速装置、制动设备、辅助机组等设备进行协调控制，实现提升机按照各工况要求正常运行；同时实
10、现对提5升机和系统设备的状态和故障的监测，识别故障和故障类别，进行报警和显示，并根据故障的类型实施相应的控制。提升行程速度控制主要由行控 PLC 实现，主要完成以行程为变量的 S 型曲线速度给定控制，并和监控 PLC 构成双线制监视和保护。传感器采用意大利 ELTRA 公司生产的增量式轴编码器，控制精度高，采用 5 位 10 进制 KP 值进行行程计算和行程校正，可确保行程测量精度0.01m，从而保证提升机无论是空载和重载运行，均可按照速度图的要求准确运行。 安全回路保护：电控系统的安全控制回路由两台 PLC 共同实现，构成双线制安全回路，同时将过卷、电源故障、调速装置故障等重要故障直接构成继
11、电器安全回路，从而构成多重安全保护。根据故障的性质和危及程度，分为四类故障，一类故障：发出声光报警，系统立即实施安全制动，抱闸停车。二类故障：发出声光报警，系统立即实施电气制动，按电气制动减速度减速，当速度降低到 1m/s 时，实施安全制动，抱闸停车。三类故障：发出声光报警，允许一次提升循环结束后再停车，并进行闭锁不允许下一次开车。四类故障：只进行报警。系统设备和运行状态及故障分别由安装在操作台仪表盘上的指示灯和上位机的显示屏来显示，仪表盘内装设报警器，故障时进行报警。 操作工况：系统的运转状态可分为：提煤、检修、PLC 应急、继电器应急。控制方式可分为：自动控制、半自动控制、手动控制、停车点
12、旁路运行控制、过卷旁路运行控制、调闸控制（调试液压站或闸间隙） 、闸试验控制功能及 6 脉动应急运行控制。 网络化设置：系统采用工业控制计算机和通讯组件构成上位计算机6监视系统，使用 WinCC 监视软件，实现对提升机运行和设备运行的状态进行监视，并进行状态和参数的显示、存储记忆，以方便使用维护、故障处理以及对系统的管理。绞车房监控机通过 CP5611 卡以 Profibus-DP方式读取 PLC 参数信息。调度室监控机可以通过两种方式读取 PLC 参数。一种是绞车房监控机 WinCC 作为 OPC 服务器，调度室监控机作为客户端读取参数。另一种是 PLC 系统中配置 CP343-1 以太网模
13、块，通过 SIMATIC NET 硬件组态，调度室监控机直接读取 PLC 参数信息。为矿井综合自动化提供了多样的连接方式。 新老系统切换：考虑到提升机电控系统在煤矿生产中的重要性，特保留老系统，设计了转换装置，新老系统可通过此装置对公用的直流电动机、液压站、通风机等辅机及信号系统进行切换，以保证新老系统互为备用。转换包括主回路转换和辅助机组的转换以及控制和监视信号的转换。 3 结语 系统经调试投入生产 8 个月以来，运行平稳可靠，调速性能好，提升效率高，各项保护灵敏可靠，维护量明显减少，在做好设备日常的巡视检查和保持设备卫生等工作后，至今尚未出现异常情况。特别是新系统的节能效果尤为显著，据统计
14、，在此期间与老系统相比较，共计节电40 多万 KWH，取得较好的经济效益。 参考文献： 1谭国俊，熊树.矿井直流提升机全数字新型电控系统J.煤矿机电，2006,(1):4-6. 72 冯建民，姜毅龙，侯宇刚，等.全数字直流调速装置在矿井提升机电控系统中的应用J.电气传动自动化，2001,(1):10-12. 3 程军，矿用提升机变频调速系统的改进 J煤矿技术，2010,（12） 4 鲍长福,于庆春.数字化电控在矿山提升系统改造中的应用J煤炭科技，2007,(8):34-35. 5 焦明，康润生,等.煤矿提升机新型监控系统的应用研究J煤矿机电，2005,（3）. 6 葛明臣 峻德矿新井主提绞车主回路原理分析 J煤矿技术，2011,（8）
