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北徐樓煤礦副井提升機電控系統技術改造

 

北徐樓煤礦副井提升機電控系統技術改造

  
摘 要：分析了山東豐源煤電股份有限公司北徐樓煤礦副井主提升機電控系統改造原因以及改造途徑，通過對比，總結出了PLC可編程控制器全數字智能化電控系統相對于傳統的用繼電器、接觸器形成的電控系統的優點及發展趨勢。
關鍵詞：主提升機；電控系統；技術改造；可編程控制器

1、前言
主提升機是煤礦機電重要的固定設備，擔負著升降人員、提升礦物和運送各類材料的任務，是溝通礦井地面與井下的主要生產環節。
主提升機的工作特點是在一定的距離內，按一定周期往復循環動作完成提升任務，因此它必須具備良好的控制性能和完善的保護性能，保證提升系統可靠地運轉。礦井設備的好壞直接影響了礦工生命和財產的安全以及生產率，特別是提升機，在安全性可靠性方面要求極高，對其而言較高的可靠性能就是使提升容器按要求快速、準確地到達規定位置，保證礦井提升系統高效長期運行。

2、副井主提升機原電控系統概況
山東豐源煤電股份有限公司北徐樓煤礦副井提升機電控系統原來采用傳統的TDK—A2型磁力控制站。該磁力站由主控屏、轉子屏、動力制動屏、二級制動屏、低壓配電屏組成，通過切換交流繞線型異步電動機轉子回路外接的8級電阻，完成提升全過程。在提升過程中，為了實現交流提升機的控制，根據提升的要求，通過電氣元件（繼電器、接觸器、開關等）間固定接線來實現邏輯和順序動作的控制過程。

3、副井主提升機電控系統改造原因
副井主提升機原電控系統采用磁力控制站存在著一些弊端：
首先，維修量大，可靠性差。每次提升過程中由數十個元件，上百個觸點共同動作完成。因每個元件都有一定的使用壽命，動作次數多、線路復雜，使用過程中故障率多，查找故障困難，勢必帶來巨大的維修量。而此系統的安全回路也是由多個電氣元件、觸點組成。無論哪一個觸點出現故障或接觸不良，都會帶來安全隱患，影響整個提升系統安全可靠的運行。
其次，操作繁瑣，可靠性差。提升機的啟動、加速、停止等提升環節都是由司機操作制動手把和主令控制器手把完成。其操作程序比較復雜、煩瑣，在減速段所使用的動力制動電源工作不穩定，可靠性差，導致提升時間長，影響了主提升機的正常運轉。
針對以上原因，該礦決定運用冗余技術、人——機工程學等現代設計思想，采用目前先進的可控硅交——交變頻器和全數字控制系統，對原副井主提升機電控系統進行改造，實現了主提升機的全數字控制、實時監測、故障自診斷等功能。

4、改造方案實施步驟簡介
a、采用可控硅交——交變頻制動方式代替原電控系統的可控硅交——直動力制動，主回路采用三相零式結構，全數字無環流工作方式，主控觸發回路以16位單片機80C196KC為控制核心配以輔助電路構成，具有控制精度高、運算速度快、工作無噪音、可靠性高、體積小、重量輕等特點。
b、采用可控硅配合FX2N——32MR型PLC代替原電控系統轉子屏，作為主電動機轉子回路外接電阻的切換開關使用，具有優良的動、靜態特性，運行可靠無噪音。
c、采用以FX2N——64MT的PLC作為系統的主控器件，配以其它A——D轉換，D——A轉換等模塊制成的主控臺代替原電控系統的主控屏、專用操作臺和二級制動屏。系統的各項控制和保護功能之間的邏輯關系，是根據原電控系統的工作過程，結合現場實際情況，用編程的方法加以解決。
d、增加了GP570——SC41——24DC型觸摸翻頁式彩色顯示屏，此顯示屏以動畫形式表現出提升機運行的各種狀態，各種參數及各控制元器件的工作情況，可代替各種參數儀表，方便簡單，并模擬地繪出提升機運行工況圖，使人一目了然。

5、工作原理及使用效果
本系統采用RS485通訊方式，通過通訊模塊間工作指令傳送，將各種外設控制開關、傳感器送來的信號均接到主控臺內PLC輸入端，經PLC的邏輯運算，并經各回路被控對象動作，去驅動相應的輸出繼電器動作，再控制安全繼電器、工作繼電器及各控制單元，完成提升機的加速、等速、減速、爬行、制動、停車、保護、報警等過程，可實現手動、半自動化開車兩種操作方式。
通過半年多時間的使用效果來看，該電控系統符合《煤礦安全規程》規定及其它相關技術規范和標準要求，有效地減少了每天的維修工作量，保證了主提升機安全、高效、平穩運行。

6、結束語
隨著各種工業PLC以及變頻器的廣泛應用，煤礦企業生產系統中各種重要機電設備（如主提升機、主扇風機、空壓機等）的數字化控制成為一種必然的發展趨勢。