矿井提升机电控系统的研究与设计

矿井提升机电控系统的研究与设计

陈树勇

身份证号：150429198710194238

摘要：安全高效的煤炭开采对确保能源至关重要。自动化技术大量使用煤矿机械设备，提高了煤矿的生产能力和自动化技术水平。同时，大大节省了财力和物力，提高了运行安全系数。矿井提升机作为煤矿开采和运输的重要组成部分，承担着煤矿安全快速运输的重要任务。随着高新技术水平的发展，设备应用的扩大和整体生产水平的提高，采煤机自动控制系统的安全系数和可靠性要求进一步提高，而传统的自动控制系统已不能满足新的生产要求。为了进一步提高煤矿提升机的生产效率和自动化在运营行业的深入应用，根据PLC数据控制系统的应用，提高煤炭生产和运输过程的准确性和可靠性，从而融入煤矿复杂的生产自然环境，提高煤矿提升系统的运行可靠性。

关键词：矿井提升机；电控系统；设计

随着电力电子技术的发展趋势，PLC和变频调速电气控制系统已逐步应用于矿井提升设备和各类提升设备，提高了设备的控制特性和自动化程度。然而，由于消费者对矿井提升设备的“自动化技术”和“智能系统”水平的要求越来越高，设计者在复杂和复杂的控制系统设计中很容易在某些层面上疏忽。如果疏忽程度较轻，则可能危及设备的性能指标，并可能发生严重的安全事故。

1矿井提升设备控制系统方案框图

一种简单的煤矿提升机和设备有三个主要部分：一部分是结构（包括声卡架、支脚、底座等），一部分是组织（减速器、制动系统、钢丝绳卷筒、镀锌钢丝绳、起重工具装置等），和电气设备的一部分（电机、电子控制系统、实际运行监测装置、安全保护装置、电缆等）。在自动控制系统的设计方案中，我们必须首先了解此类起重机械和设备的每个部件的原理，以及整个设备的性能和调节要求，包括保护装置的设置。

2电控系统硬件部分设计

2.1电控系统结构设计

为了考虑煤矿提升系统的控制规律，设计了一种基于双PLC的电子控制系统。该系统的关键由12部分组成：原料钢丝绳卷筒、变频器、运行监控装置、双PLC键、行程安排保护装置、实际操作控制装置、电机、快速光电编码器、实际操作保护装置、减速装置、开关电源等。双PLC冗余控制确保安全稳定。部分开关电源是主电路部件和控制电路部件（如变频器和PLC）的工作电压源。实际操作保护装置可以确保实际操作员能够根据错误的操作和维护、命令校准等功能安全地发出PLC控制DOS命令，并根据通信协议进行PLC与PLC之间以及PLC与变频器之间的控制通信，然后逆变器可以实时推动和控制电机，电机的输出端与钢丝绳卷筒固定连接，有利于货物的平稳提升。在改善材料的情况下，电机速比和环境温度由感应器即时准确地测量。变频器解释系统总线通信协议，并根据货物净重、本阶段货物的实时位置，将系统软件的重要主要参数，如工作电压、电流、输出功率等打包到plc1和PCL检测和控制系统软件，准确测量和比较系统软件的工作电压和绳索状况等许多重要物理参数，可以合理防止缠绕和脱落等意外情况的发生。

2.2超频与超速开关控制点数的匹配

煤矿提升设备一般采用交流电机调速控制，因为深井一般较深，浅埋几十米，深埋100米。起重设备的工作效率非常高。规定吊钩空载或负载时要快，负载较轻时要低。因为为了实现这一目标，控制系统设计为选择变频调速器CPU超频控制的方法，因此，当配备电机超速开关时，必须根据基频和较大工作频率的两个电机速度的比率配备超速开关，即，超速开关具有两个速率的超速控制，以确保基频超速开关和CPU超速开关都能工作，控制制动系统的闭合，终止组织和操作，从而合理防止因电机超速而导致的安全事故。在某些情况下，将使用3-4倍变频电机。例如，西门子的iph8系列电机可以保证基频为15-20Hz。如果在实践中应用于3-4次CPU超频，则电机的超速开关电平也应根据实际情况配备相应的衍生超速开关。

2.3通信系统设计

系统数据传输文件格式和通信系统如下图3所示。如图所示，密钥由发送单元、接收单元和传输介质组成。在发送单元将信息打包成数据帧后，诸如操作指令和数据传输命令之类的重要命令通过传输介质发送到接收单元进行编码和解码，然后发送信息。系统软件的每个发送和接收单元的地址码一一对应。数据帧的关键由初始段、地址段、动作段、数据段、验证段和完成段组成。在验证环节，数据信息的关键是根据CRC企业流通系统的冗余优化算法计算前端信息，发送单元和接收单元分别进行计算和验证，以确保传输数据信息的准确性。在验证接收到的数据信息后，每个接收单元根据数据帧数据的分析获得当前系统软件的重要主要参数，并完成对电机和变频器等主电路设备状态的连续监控。

2.4双重提升防溜钩设计

起重设备的滑钩问题是危及起重特性的关键因素。一旦发生滑钩，将导致严重的安全生产事故。为了防止吊钩打滑，传统的公式化方法是使用带编码器反馈的闭环控制矢量材料变频控制方法。增量编码器配置在电机上。在运行中，变频器根据编码器检测电机的特定运行速度。当电机速度转换器的预设速度有较大误差（通常，变频器速度误差的可变值设置为10%）时，变频器发出声音和常见故障数据信号，操作制动系统关闭并终止机构的操作。为了更合理地防止吊钩打滑。除了选择闭环控制矢量材料变频控制方法外，系统软件中还提升了一套防止吊钩打滑的安全保护装置，即在提升机构的镀锌钢丝绳卷筒末端组装了一套卷筒方向单脉冲检测设备。当电梯处于向上提升状态时，根据装配在电机末端的生长编码器测试变频器给定的速度。当变频器根据递增编码器的反馈给出的速度出现错误时，变频器发出常见故障报警系统并终止提升工作。在检查和排除常见故障后，自动控制系统继续改进。此外，根据正负单脉冲检测，编码器检测到的滚筒方向数据信号被传输到主控制板的控制模块。通过分析计算，将其与滚筒的具体方向进行了比较。如果检测到的制动鼓方向与操作过程的方向不一致，系统软件将当前状态识别为吊钩打滑，立即发出控制信号，操作制动系统关闭，并终止上升姿势，分析滑动吊钩的状况并检测故障。故障排除后，再次配电。如果检测编码器检测到的卷筒方向与提升方向一致，则电梯的实际提升操作将正常运行，直到该实际操作完成，并将执行所有提升姿势的实际操作。

2.5变频调速系统原理

为了便于煤矿提升系统软件提升全过程的准确操作，必须采用PLC和变频器。变频器根据逆变电路、整流电路、IGBT等大功率开关器件模块以及控制电路的相互配合，完成交流电流的动态调节。交流电机的关键控制措施包括即时转矩控制方法、转差工作频率控制方法、电压/电压控制方法和矢量材料控制方法。4种方法。其中，直接转矩控制方法避免了复杂的耦合计算。根据直接测量电流和电压等参数的方法，可以计算该阶段的扭矩。系统软件更稳定，操作更简单，更能融入煤炭行业复杂的工作环境。

3结论

在设计矿井提升设备的电气控制系统时，我们必须综合考虑，不仅要实现提升设备的各种运行性能参数，还要了解自动控制系统具有完善的安全保护装置。例如，当矿井设备有一些电气和气动控制系统设计方案时，我们还应考虑能量反馈系统软件、钢丝绳卷筒镀锌钢丝绳以避免断绳保护系统使用寿命监测以及组织和部件的预警系统等。因此，规定矿井提升设备的电机控制设计人员在具体设计过程中应充分考虑实际情况、安全要求等方面，制定合适、完善的控制方案，确保矿井提升设备的安全、高效、可靠运行。

参考文献：

[1]叶予光，梁南丁.基于PLC技术的矿井提升机电控系统[J].机电一体化，2020(6):69-70.

[2]张智永.矿井提升机电控系统的研究与设计[D].淮南：安徽理工大学，2020.

[3]冯建民，周雨松，张紫薇，等.矿井提升机电控系统的现状与发展趋势[J].采矿技术，2020(6):82-84.

[4]石磊，张洛平，王会良.PLC在TKD-A系列矿井提升机电控系统改造中的应用[J].煤矿机械，2020(8):159-161.