矿井提升机电控系统改造与研究

矿井提升机电控系统改造与研究

徐辉

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摘要：优质高效的煤炭开采对确保能源至关重要。自动化技术在煤矿电子设备中的大规模应用，在提高煤炭行业生产和自动化水平的前提下，节约了财力和物力，提高了工作安全系数。煤矿提升机作为许多煤炭开采和运输环节中不可缺少的一部分，担负着煤矿安全、快速运输的重要工作。随着科技实力的发展，设备应用范围的扩大，整体生产制造水平的提高，采煤机控制系统的安全性和性能要求也进一步提高，而传统的控制系统软件已不能满足生产制造的新要求。

关键词：矿井；提升机；电控系统；改造措施

1矿井提升机系统构成

电气控制系统是控制所有施工机械设备的关键。为了提升机的安全性和准确性，提升机电控系统的关键是在以下两个方面进行可靠性设计：第一，它具有稳定高效的控制特性。电控系统的控制特性将体现在提升机的运输效率上；第二，具有突发事件时的维护和保护功能。矿井提升机的动力源电机的驱动系统采用PLC控制的变频器。变频器可以根据负载大小改变电机驱动器的特性，以满足提升机的稳定性和节能要求。因此，以PLC为控制核心，变频器为驱动设备的电控系统是提升机电控系统升级改造的选择方案。

煤矿提升机由许多部件组成，其中液压传动系统、制动系统、电气控制系统和动力传动系统是控制提升机工作的基本关键部件。电控系统可以完成提升机信号的电源接收和处理，根据PLC内部集成控制部件姿态，控制相关电气设备部件完成提升机的整体控制。

2矿井提升机电控系统改造措施

2.1电控系统结构设计

为了满足矿井提升系统软件控制的要求，研制了双PLC电气控制系统。系统软件主要由12部分组成，包括原料辊、变频器、运行监控设备、双PLC键、行程安排保护设备、实际运行控制设备、电机、快速光电编码器、实际运行保护设备、减速装置、开关电源等。双PLC冗余控制，安全稳定。开关电源部分是变频器、PLC等主电路部件和控制电路部件给出的工作电压的来源。实际操作保护设备可以根据错误的操作维护、命令校准等服务发出PLC控制DOS命令，并通过通信协议实现PLC与PLC之间、PLC与变频器之间的控制通信，从而确保实际操作工作的安全，逆变器可以立即推动和控制电机。电机输出端与滚轮交叉连接，有利于货物的顺利改善。

在改善原材料的过程中，感应器实时测量电机功率、环境温度等。逆变器解释系统总线通信协议并打包，将系统软件的重要主要参数，如工作电压、电流、输出功率等传输到PLC1和PLC2。检测和控制系统软件根据货物净重实时定位货物。在这个阶段，准确测量和比较系统软件的工作电压、钢丝绳状况等各种重要物理参数，可以有效防止缠绕、脱落等意外情况的发生。

2.2供配电

电梯作为路面与煤矿下侧之间的运输组织，要求具有很高的安全系数和稳定性，以确保生命安全和矿物的安全运输。一旦起重机在供电系统中出现常见故障，也会导致非常大的财产损失和不利影响。因此，应在提升机供电系统层面考虑更安全的供电模式，并应选择能够提供更高可靠性的双回路方法。卷扬机供电系统主电源采用380V变压器，备用电源采用单独的备用变压器，以保证主电源故障或及时检修时卷扬机的正常运行。配电箱内设有开关电源开关，用于开关电源之间的切换。主控芯片开关电源、PLC电源和辅助设备电源均为AC220V。此外，还有由小型变压器转换而成的DC220V、DC110V和DC24V开关电源，以适应控制柜内部机械设备的要求，包括但不限于控制柜内部结构的冷却系统电源系统和照明电源系统。

2.3通信系统设计方案

它主要由发送模块、接收模块和传输介质组成。发送模块将数据打包成数据帧后，控制命令、数据传输命令和其他关键命令通过传输介质传输给接收模块进行编码和解码，然后传输信息。系统软件的每个发送和接收模块的地址码一一对应。数据帧主要由初始段、地址段、功能段、数据段、校准段和完成段组成。在校准段，数据信息主要通过CRC循环系统的冗余优化算法计算在前端信息上。发送模块和接收模块分别进行计算和检查，以确保传输数据的准确性。接收数据验证后，各接收模块根据数据帧数据的分析，获取当前系统软件的重要主要参数，并完成对电机、变频器等主电路设备状态的持续监控。

2.4提升机变频调速系统的设计

变频器可以控制电机在稳定的工作电压下进行平均稳定的速比，并能满足电机在各种负载条件下对小转矩和不同尺寸转矩的要求，达到稳定的转速。在提高环保和节能效率的同时，可以满足电控系统在工作状态下的安全要求。变频器的选型是提升机电控系统交流电机调速系统设计的主要内容之一，其次是变频器的调整应用。变频器的选择必须基于系统所需的电机功率和各种负载下可提供的扭矩水平。因此在确定系统需求的情况下，所选逆变器的型号和规格为5HK62-5B。根据启闭机的工作要求，可实现与设计方案相对应的PLC控制程序流程，并可在系统直流和变频条件下实现变频操作。

将改造后的电气设备的环保节能控制应用到具体的生产过程中，发现从目前改善矿山运输的日常任务来看，提升机在交流电机调速综合控制下低速运行的时间约为提升机循环系统改进时间的25%；在传统调速系统的控制下，改进后的循环系统中只有10%的时间处于低速档。此外，电气设备选用环保节能控制系统软件后，提升机变速时对系统软件的影响大大降低，间接克服了运输成本的增加。综上所述，综合应用电气设备的环保节能控制，可以将电梯的具体日常任务提高30%左右。

2.5软件编程

完成电气控制系统必须一起使用的应用程序主要包括PLC编程服务平台和HMI组态软件。STEP7是S7-300系列产品的PLC编程平台，根据STEP7进行PLC综合控制。首先，必须建立控制系统软件PLC控制主操作程序，并制定维护设定程序流程和报警程序流程图。设备启动电源系统后，首先需要执行初始设置过程，然后PLC本身启动系统检测。如果发现错误，将报警并反馈故障代码。自检合格后，应对原零件进行分析，零件检测反馈后执行驱动指令。然后判断同步信号。如果信号同步合适，则转至下一个源程序。如果数据信号无法同步，请进行纠正。信号进入后同步速率控制程序流的整个过程，然后依次区分各种数据信号是否满足程序流的要求。如果符合要求，则按顺序执行，等待停止信号，并结束程序，否则反馈将与报警系统匹配。

HMI人机交互技术服务平台选择WEINVIEW的MT8000屏幕，该屏幕与支持离线和在线仿真配置软件的配置EasyBuilder8000一起用于配置网页。本设计方案选择了离线模拟加载数据格式的MT8000触摸屏的使用步骤，方便开发人员在配置软件网页开发设计过程中随时随地更改，节省时间，无需重复烧录。

结论

随着煤炭生产需求的扩大和煤矿机械数字化改造的方向，随着我国当前政策的高速发展和指导，全自动控制改造，过时的老式煤矿提升机在安全性和准确性方面与新型自动提升机有很大的差异。本文对矿井提升机电控系统升级改造的科学研究，为提升机电控的升级研究提供了依据。以PLC为核心的提升机电控系统，不仅实现了高效、自动化技术，而且符合国家节能降耗发展战略和智能调节的要求。项目运行数据表明，根据本指南，电气控制系统安全可靠，节能降耗。除了工业生产标准的系统软件控制的高精度外，具体负责人的应用满意度和归属感也得到了提高。

参考文献：

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