摘要：兗州礦區(qū)針對礦井提升機電氣傳動及控制系統(tǒng)運行中發(fā)現(xiàn)的問題，應用先進技術對設備改造理論依據(jù)進行研究與實施?，F(xiàn)場運行實際表明，這些改造成果有效地節(jié)約了電能，保障提升機的安全運行。

　　關鍵詞：煤礦；立井；提升機；電氣；控制

　　中圖分類號：TD63文獻標識碼：B

　　1.引言

　　近幾年來，兗州礦業(yè)（集團）有限責任公司成功地針對礦井提升機電氣傳動及控制方面存在問題進行數(shù)字控制的研究與實施。煤礦現(xiàn)場的運行實際表明，兗州礦區(qū)的礦井提升機改造成果有效地節(jié)約了電能，保障了提升機的安全運行。

　　2.鮑店煤礦主井北提升機電控系統(tǒng)升級

　　兗州礦業(yè)（集團）公司鮑店煤礦運用冗余技術、人—機工程學等現(xiàn)代設計思想，采用目前先進的可控硅變流器—電動機直流電力拖動系統(tǒng)和全數(shù)字控制系統(tǒng)，對由直流發(fā)電機供電的原主井波蘭提升機進行改造，實現(xiàn)提升機全數(shù)字控制、實時監(jiān)測、故障自診斷等功能。通過此項改造，提高設備運行的安全可靠性、而且節(jié)約電能，滿足礦井發(fā)展的需要。

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　　鮑店煤礦主井北提升機是從波蘭引進的產品，采用直流發(fā)電機組供電，電樞換向，勵磁機恒流勵磁。由于控制系統(tǒng)精度低、可靠性差，一直處在半自動方式和手動方式下運行。隨著控制系統(tǒng)老化，故障更加頻繁。因此，他們決定將提升機的F—D直流拖動系統(tǒng)改為KZ-D直流拖動系統(tǒng)。

　　⑵改造內容

　　在設備配套方面優(yōu)化設計各種配置，保留原有高壓供電系統(tǒng)，只對操作機構進行改造，使其具有自動控制功能；選用ABB公司低壓供電系統(tǒng)，便于自動控制；選用ABB公司DCS600型12脈動串聯(lián)可控硅直流驅動系統(tǒng)，改造F—D機組；選用AC110可編程控制器實現(xiàn)提升機程序控制及過程控制；選用AHM110實現(xiàn)提升機運行過程監(jiān)控；選用FHF為井筒信號、通訊和控制系統(tǒng)；以AF100總線為通訊總線，設置相應的站點，實現(xiàn)對各種運行設備的控制和監(jiān)視。新系統(tǒng)設置全自動、手動2種方式用于提升煤炭，提升速度全速12.8m/s，其中手動方式0.1～12.8m/s可調。主繩、尾繩、井筒檢查3種方式限速≤0.5m/s。

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　　①經(jīng)濟效益。精確的提升速度、行程控制及裝、卸載自動化控制，極大縮短提升周期，采用全自動方式下運行的每個提升循環(huán)時間由原系統(tǒng)105s減少到90s以下，提升能力每年增加36萬t以上。提升系統(tǒng)運行效率提高，節(jié)電效果明顯，年節(jié)電260.58萬kW·h。

　　②社會效益。由于淘汰2套同步發(fā)電機組及配套的各類電動機、冷卻風機，主井井塔現(xiàn)場噪聲大為降低，符合環(huán)保的要求。此外，由于設備性能可靠、監(jiān)測系統(tǒng)先進、故障指示準確，減小故障判斷難度、簡化故障處理過程、降低維修人員勞動強度。

　　3.鮑店煤礦主井南提升機電控系統(tǒng)升級

　　兗州礦業(yè)（集團）公司鮑店煤礦在保持提升機電控系統(tǒng)控制原理及軟件邏輯關系不變的情況下，把主井南提升機的電控系統(tǒng)模塊由S5PLC升級為S7PLC，同時根據(jù)S7PLC的強大通訊功能優(yōu)化部分控制程序，提高了信號的傳輸速度。

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　　鮑店煤礦對主井的南提升機電控系統(tǒng)進行改造以后,主控及裝卸載控制系統(tǒng)采用西門子S5PLC實現(xiàn)。根據(jù)西門子使用手冊及電氣元器件使用規(guī)律，7～8a為PLC及控制模塊的穩(wěn)定運行期，過了穩(wěn)定運行期以后則元器件特別是電容老化現(xiàn)象逐漸明顯，曾經(jīng)多次因模塊老化而影響生產；西門子公司目前已經(jīng)停止生產S5系統(tǒng)模塊，庫存產品價格過高，而且有的配件很難買到；STEP5編程繁瑣，并且必須用專用編程器才能查看，不利于現(xiàn)場維護人員的掌握和對控制系統(tǒng)深層次的理解，STEP7編程為WINDOWS界面，在普通電腦上即可運行，有利于提高維護水平；S5→S7升級改造費用低，購買3～4塊S5系統(tǒng)CPU948模塊花費60～80萬元即可；改造以后能與副井提升機電氣控制系統(tǒng)相一致,作到備件、技術共享。

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　　①改造前的主控系統(tǒng)。主要由S5-155U及其主機架、1個擴展機架、4個ET200M分站及上位機組成。主PLC為CPU948，組態(tài)軟件為IN-TOUCH，主要完成提升機工藝控制及與SIMADYD閉環(huán)控制系統(tǒng)通訊，是提升機控制的主要環(huán)節(jié)。其中，包括軟件安全回路、高低壓控制、輔助設備控制等。此系統(tǒng)硬件在工業(yè)控制領域已被S7-400/300PLC取代，裝卸載控制系統(tǒng)安裝在主井塔的二樓卸載站，主PLC為S6-115U，主要完成裝卸載的工藝控制以及井筒信號的處理。155U與155U之間為點對點通訊，155U與SIMADYD為TTY通訊方式。

　　②改造目標。增加系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性；全面的報警功能；與副井提升系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享；關鍵部位通訊實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)通訊；優(yōu)化裝卸載程序；實現(xiàn)提升機監(jiān)控信息的網(wǎng)上共享；更快的程序處理速度。

　?、鄹脑靸热荨Ｔ谲浖矫姹Ａ粼骺爻绦蚬δ?，對程序進行轉換。例如，卸載系統(tǒng)中舌板設備經(jīng)常出現(xiàn)故障，以前改造已將此裝備去掉，但是程序依然要檢測舌板位置，因此必須用其它位置開關代替。此次升級在保持裝卸載程序基本不變情況下，對裝卸載程序進行整體優(yōu)化，去掉一些沒有意義的輸入點。此外，對主控系統(tǒng)和前連接方式等硬件回路也進行了改造。

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　　鮑店煤礦主井南提升機通過改造提高程序的運行效率，極大減少電氣控制方面的故障率，以60萬元的較低代價解決硬件運行時間長、模塊老化的問題，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　4.興隆莊煤礦主井提升機電控系統(tǒng)升級

　　兗州礦業(yè)（集團）公司興隆莊煤礦擔負原煤提升任務的主井2臺提升機均為從瑞典引進的20世紀70年代產品，電控系統(tǒng)所屬配件原廠家目前已不再生產，備件缺乏，嚴重影響生產正常運行。他們成功地對2臺提升機電控系統(tǒng)進行改造，為國內其它煤礦同類型提升機的改造提供了有效的借鑒經(jīng)驗。

　?、盘嵘龣C電控系統(tǒng)存在主要問題

　　機械傳動式水平監(jiān)控器的傳動機構為齒輪傳動，磨損嚴重、控制誤差大、故障頻繁，國內產品難以配套；操縱控制系統(tǒng)為繼電器程序控制，每臺提升機有繼電器400多個，接點多、接線復雜、維護工作量大、故障率高，大部分繼電器均已超過其使用壽命，進貨渠道不暢、價格昂貴；可控硅驅動系統(tǒng)為模擬控制，控制插件多、控制精度較低、調試困難，可控硅容量低，難以適應增加提升能力需要；保護系統(tǒng)技術落后，精度、響應速度和可靠性都不適應運行要求，液壓站制動系統(tǒng)工作狀態(tài)無有效監(jiān)測、溫度保護無精確顯示、速度保護誤差大，安全保護不完善；司機操縱臺操作方式落后、運行狀態(tài)指示不完善，指針式提升深度指示誤差大，不利于安全操作監(jiān)視。

　?、铺嵘龣C電控系統(tǒng)改造

　　①方案設計。首先由礦方自行設計電控系統(tǒng)的改造總體方案，主要配置采用國際招標引進的方法，要求新的電控系統(tǒng)整體性能達到當前國際先進水平，改造以后具備以下功能：整個系統(tǒng)為全數(shù)字化控制；可方便進行各種方式操作、運行參數(shù)整定調整及保護試驗；監(jiān)測功能齊全，提升機運行狀態(tài)、參數(shù)和故障等實現(xiàn)計算機控制、顯示與記錄，人—機界面友好；保護完善，具有故障自診斷測試功能；運行可靠，控制精度高，提升效率高，維護工作量小。

　　②改造范圍。包括繼電器控制系統(tǒng)、可控硅驅動系統(tǒng)、司機操作臺、水平監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)測保護系統(tǒng)及液壓站6個部分，保留設備為主電動機、整流變壓器、高壓開關柜及裝卸載系統(tǒng)4個部分。國內配置的設備有稱重系統(tǒng)、低壓配電柜、動力電纜及部分控制電纜。改造后的系統(tǒng)主要配置如下：控制系統(tǒng)選用ABBAdvantOcs（AC110）開放式控制系統(tǒng)，這是一個以計算機為基礎的用于邏輯及調節(jié)控制、具備通訊功能的模塊化控制器；驅動系統(tǒng)選用ABBDCS600傳動系統(tǒng)變流器，用于驅動和控制直流主電動機；AHM110數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是對提升機進行精確監(jiān)視和安全保護的設備；人—機通訊系統(tǒng)選用DESKPRO型計算機作為視頻設備。

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　　興隆莊煤礦主井提升機電控系統(tǒng)改造項目的不停產成功實施，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)過現(xiàn)場測定，經(jīng)過改造的提升機運行時間比原系統(tǒng)縮短3s；全年增加提升能力50萬t以上，年節(jié)約電能60萬kW·h以上，年增效益1000多萬元。改造后的提升機電控系統(tǒng)實現(xiàn)了全數(shù)字控制，控制精度、運行可靠性、穩(wěn)定性大幅度提高。驅動系統(tǒng)容量的提高，為今后提升增噸改造提供保障。

　　5.北宿煤礦副井提升機電控系統(tǒng)升級

　　兗州礦業(yè)（集團）公司北宿煤礦二號副暗斜井提升機原來為交流異步電動機驅動的TKD系統(tǒng)，信號部分經(jīng)過技術改造實現(xiàn)PLC控制。此后，他們在此基礎上再次對信號部分進行技術改造，系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)采用先進可靠的交—直—交變頻技術，實現(xiàn)雙PLC控制和雙安全回路，具有節(jié)能、高效、高產、高可靠性、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

　　⑴原先存在的問題

　　北宿煤礦二號副斜井提升機為2JKB-2×1.25型；電動機功率160kW；電動機定子電壓660V；電動機轉速743r/min；減速機速比20：1；鋼絲繩直徑21.5mm。

　　此提升機原為交流繞線式電動機串電阻調速系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)采用繼電器有觸點的邏輯控制,以切換串入交流電動機轉子的電阻來達到調速目的，屬于有級調速，線性度差，調節(jié)精度很難保證。北宿煤礦的這套系統(tǒng)設備運行時間較長，交流接觸器的主觸頭容易氧化而引發(fā)設備故障；提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差；提升機的起動、調速和制動，在轉子外電路所串電阻上產生的功耗較大。

　?、瓶刂葡到y(tǒng)技術改造

　　他們采用PLC邏輯替代繼電器邏輯，電子線路替代磁放大器，對可調閘和動力制動進行調節(jié)控制，主令控制器用簡單的接點耦合替代，速度信號采用電子線路處理，變頻器調速控制實現(xiàn)提升機的恒加速、恒減速控制以及電動機軟啟動，驅除轉子串電阻造成的能耗。

　?、翘嵘龣C行程控制

　　他們根據(jù)提升機的升降位置實施控制，利用深度指示器將行程位置轉換成開關信號，通過變頻器的控制端實現(xiàn)多段速度變頻控制、停車控制和制動控制。行程控制分為正向提升過程和反向下降過程，主要是將提升機的升降過程劃分為不同的行程區(qū)間，根據(jù)每個行程區(qū)間的實際情況采用不同的變頻調速控制提升機的升降速度。行程控制不僅控制提升機整個升降行程過程的變頻調速，而且控制提升機的停車和制動過程，很好地防止提升機過卷、掉道等事故。

　　⑷應用效果

　　北宿煤礦二號副斜井提升機的改造應用實踐表明：原先的繞線式電動機轉子串電阻調速技術在電阻上消耗大量的轉差功率，速度越低消耗的轉差功率越大；采用變頻調速是1種不耗能的高效調速方式，提升機的絕大部分時間都處于電動狀態(tài)，節(jié)能效果十分顯著。；而且，提升機變頻調速使系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性都得到提高，減少運行故障和停工工時，間接的經(jīng)濟效益也很可觀。

　　6.濟寧二號煤礦主井提升機電控系統(tǒng)升級

　　兗州礦業(yè)（集團）公司濟寧二號煤礦對礦井提升機交交變頻矢量控制系統(tǒng)實施技術改造后，在保留原控制系統(tǒng)的同時新增1套控制系統(tǒng)，達到2套電控系統(tǒng)相對獨立且相互切換、互為備用的目的，提高礦井提升機安全運行的可靠性。

　?、诺V井提升機電控系統(tǒng)原先狀況

　　該礦主井提升系統(tǒng)配置1套從德國西瑪格公司引進的、電控系統(tǒng)為德國西門子公司基于S5-PLC和16位SIMADYN-D交交變頻矢量控制的調速控制系統(tǒng)。主電機為西門子生產的5400kW的雙繞組同步電動機，主摩擦滾筒和制動控制液壓站由西瑪格公司提供，制動控制系統(tǒng)為西門子S5-115U可編程控制器和制動控制板等組。由于原控制調速系統(tǒng)元器件老化、備件供應困難、維護成本高，嚴重影響礦井安全生產，需對電控系統(tǒng)進行改造。

　?、频V井提升機交交變頻電控系統(tǒng)改造

　　他們根據(jù)礦井提升機工藝和控制要求，結合現(xiàn)場實際情況，保留原系統(tǒng)可控硅功率單元、高壓配電單元、閘控系統(tǒng)等，新增加的交交變頻電控系統(tǒng)結構主要由主控PLCS7-400系統(tǒng)、SIMADYN-D全數(shù)字礦井提升機工藝控制監(jiān)控系統(tǒng)、SIMADYN-D全數(shù)字交交變頻矢量控制系統(tǒng)、新操作臺、故障監(jiān)視與顯示系統(tǒng)、信號轉換系統(tǒng)和新增的裝卸栽控制系統(tǒng)七個部分組成。

　　①主控PLCS7-400系統(tǒng)。根據(jù)提升工藝信號，提供提升機運行的計算、分析、運行和控制信號；實現(xiàn)系統(tǒng)運行的各種監(jiān)視與監(jiān)控任務；實現(xiàn)系統(tǒng)的故障監(jiān)測、故障分析與故障監(jiān)控；向SIMADYN-D交交變頻矢量控制系統(tǒng)提供給定信號和運行控制信號；想監(jiān)視與顯示系統(tǒng)提供故障信息和系統(tǒng)運行信息；向操作臺提供系統(tǒng)運行信息。

　?、谌珨?shù)字提升機工藝控制監(jiān)控系統(tǒng)。礦井提升機工藝上是在2個定點之間運行，控制系統(tǒng)最終的控制效果體現(xiàn)在對位置（行程）的控制上。提升機的安全性也要求電控系統(tǒng)具有優(yōu)良、安全可靠的行程控制功能。另外，完善的提升機電控系統(tǒng)必須具有監(jiān)控功能，監(jiān)測提升機的整個運行狀態(tài)。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠及時檢測到并且作出處理，對于重要運行狀態(tài)還需要進行冗余監(jiān)視。提升機工藝控制系統(tǒng)采用雙通道冗余的SIMADYN-D控制器實現(xiàn)對提升機的工藝控制，2套系統(tǒng)獨立運行實現(xiàn)冗余控制，包括提升機行程控制及運行狀態(tài)監(jiān)視。主要實現(xiàn)以下控制功能：根據(jù)行程信號實現(xiàn)全數(shù)字行程控制；根據(jù)系統(tǒng)運行狀況，實現(xiàn)交交變頻矢量控制系統(tǒng)的信號監(jiān)測與監(jiān)控；根據(jù)主軸編碼器和導向輪編碼器信號以及測速發(fā)電機信號，實現(xiàn)礦井提升機系統(tǒng)運行的監(jiān)測與監(jiān)控，如逐點速度監(jiān)視、速度互相監(jiān)視、連續(xù)速度監(jiān)視、行程互相監(jiān)視、滑繩監(jiān)視、錯向監(jiān)視及在監(jiān)視系統(tǒng)軟件中設定井筒開關監(jiān)視、過卷監(jiān)視、失勵監(jiān)視、最大減速度監(jiān)視可控硅整流橋監(jiān)視、停車零電流監(jiān)視及給定值—實際值監(jiān)視等。

　　⑶改造效果

　　自從新的電控系統(tǒng)投入運行以后，濟寧二號煤礦主井提升系統(tǒng)運行穩(wěn)定，解決了原先提升機電控系統(tǒng)上電難、復位難、同步難的問題以及監(jiān)控系統(tǒng)信息量少而且不直觀的問題，從根本上解決了原系統(tǒng)備件供應困難的問題，真正做到新老系統(tǒng)相對獨立而且相互備用，提高礦井提升機運行的安全性和可靠性，達到設計要求，完全實現(xiàn)1臺提升機2套電控系統(tǒng)的運行模式。

　　7.楊村煤礦副井提升機全數(shù)字化控制

　　兗州礦業(yè)（集團）公司楊村煤礦的副井提升機原先配置交流異步電動機驅動的TKD系統(tǒng)，采用繼電器有觸點的邏輯控制，以磁放大器為核心組成的模擬量可調閘閉環(huán)調節(jié)，靠切換串入交流電機轉子的電阻來達到調速的目的，調節(jié)精度很難保證，穩(wěn)定性和線性度差，而且設備老化已經(jīng)影響礦井的安全生產。為此，他們對其進行改造，并在中國礦業(yè)大學的支持下研制出提升機全數(shù)字化控制自動化系統(tǒng)。

　?、趴刂葡到y(tǒng)技術改造范圍

　　PLC應用在交流提升機的改造上，主要表現(xiàn)在：采用PLC邏輯替代了繼電器邏輯；采用電子線路替代磁放大器，對可調閘和動力制動進行調節(jié)控制；主令控制器用簡單的接點耦合替代；速度信號采用電子線路處理。引入這些技術后，在一定程度上改善了提升機的性能，但是也存在一些問題：外圍硬件過多，沒有充分發(fā)揮PLC軟件的功能，裝置容易出現(xiàn)故障和產生不穩(wěn)定；簡單耦合的主令控制器可靠性差，容易造成開車控制上的重大錯誤；對速度檢測增加中間有源環(huán)節(jié)，容易造成速度監(jiān)測錯誤；減速點等關鍵點設置太少，留有隱患；沒有良好的調節(jié)控制程序，調速性能不理想。礦井提升機直流拖動與交流異步電動機拖動相比，調速性能好、不需要附加其它拖動裝置、容易實現(xiàn)自動化。此項改造的內容是去掉TKD電控系統(tǒng)、交流電動機和信號操車設備等，改為新型直流調速自動化系統(tǒng)，主要包括開發(fā)1套由高壓開關柜、整流變壓器、電樞整流柜、司機控制臺、PLC柜、低壓配電柜和上位監(jiān)視機等組成的全數(shù)字自動化副井提升電控系統(tǒng)，使用直流電動機，更換1套PLC控制信號操車設備。

　?、铺嵘龣C電控系統(tǒng)的關鍵技術

　?、賱恿ο到y(tǒng)設計。6kV來自礦井35kV變電所2路進線，手動切換。提升機房放置1臺6kV高壓柜。高壓柜采用真空斷路器，設有速斷、過流、欠壓、失壓跳閘等保護功能。2路380V進線作為低壓供電回路，手動投切。低壓配電柜設置多路輸出，擔負提升機電控系統(tǒng)及信號系統(tǒng)的供電。

　　②驅動系統(tǒng)。提升機房設1臺整流變壓器，直流電動機主回路為1臺主整流柜，內置1臺SIEMENS6RA70整流裝置。直流電動機的電樞回路采用晶閘管6脈動供電，電樞換向。6RA70SIMOREGDCMASTER系列整流器為全數(shù)字緊湊型整流器，輸入三相電源為變速直流驅動提供電樞和勵磁供電，穩(wěn)定電樞電流15～2000A。開環(huán)和閉環(huán)驅動控制及通訊功能由2臺功能強大的微處理器實現(xiàn)，驅動控制功能可以通過參數(shù)將軟件提供的程序塊連接來實現(xiàn)。根據(jù)提升機行程控制的要求，由PLC完成系統(tǒng)速度曲線與保護曲線運算，綜合成為速度的給定輸出。

　?、厶嵘龣C控制系統(tǒng)。操作臺設置2個手柄，分別用于速度給定及制動閘給定?？刂婆_顯示盤設置主要狀態(tài)顯示燈、主要故障顯示燈、圓盤式深度指示器和數(shù)字深度指示器、電樞電壓和電流顯示儀表等。

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　　應用實踐表明：電路均采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，故障點少、可靠性高；硬件采用以總線聯(lián)系的模塊化結構，控制算法和系統(tǒng)控制利用軟件完成具有可構置性，可以進行功能擴展；硬件工作狀態(tài)通過軟件反映，軟件運行情況通過硬件監(jiān)視，軟硬件故障均可通過指示直接反映出來，維護方便；設有微處理器，整個控制功能與調速算法均由軟件完成，控制精度高，穩(wěn)定性好；全數(shù)字控制直流拖動系統(tǒng)運行效率高、無功能耗低、節(jié)約大量電能、減少維護費用；系統(tǒng)能夠產生S形曲線，減少對系統(tǒng)沖擊，保護系統(tǒng)運行的平滑性；容易實現(xiàn)數(shù)字通訊，并與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，將系統(tǒng)中的運行參數(shù)和狀態(tài)傳遞到網(wǎng)絡上，實現(xiàn)現(xiàn)代化管理。

　　8.南屯煤礦新型全數(shù)字直流調速提升機電控

　　中國礦業(yè)大學和兗州礦業(yè)（集團）公司南屯煤礦基于工業(yè)現(xiàn)場總線PROFIBUS研制的TS3A型全數(shù)字化礦井直流調速提升機電控系統(tǒng)，使提升機電控系統(tǒng)真正實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化控制。在南屯煤礦主井提升機的幾年運行結果表明，此系統(tǒng)可靠性好，具有費用低、周期短、易于維護等特點，有著廣闊的應用前景。

　　目前，我國煤炭、冶金等行業(yè)裝備的礦井提升機大多使用模擬控制，其主控系統(tǒng)采用繼電器控制，觸點多、接線復雜、故障率高、維護困難；驅動控制采用模擬電路，精度低、穩(wěn)定性差、響應速度慢、調試困難；保護系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等的信號采集采用機械傳動、分離元件處理，無自修正及智能診斷等功能，速度慢、誤差大、準確程度低，不利于安全運行。隨著先進采礦技術的使用，礦井生產能力極大提高，老礦井提升機原設計提升能力的瓶頸制約作用愈顯突出，電控系統(tǒng)的數(shù)字化改造明顯縮短原系統(tǒng)的提升循環(huán)時間，增加設備的可靠性。

　?、烹娍叵到y(tǒng)結構

　　新研制的TS3A型礦井全數(shù)字化直流調速電控系統(tǒng)是由PROFIBUS工業(yè)總線網(wǎng)絡結構化組成的。其主要部分包括主控系統(tǒng)S7-400；監(jiān)控系統(tǒng)S7-300；上位機監(jiān)視系統(tǒng)；電樞12脈動驅動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；勵磁6脈動驅動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；含有遠程監(jiān)視站ET200M的低壓配電系統(tǒng)和小巧方便的操作控制臺；還有高壓配電系統(tǒng)、變壓器、電抗器、直流快速斷路器和測速環(huán)節(jié)等。整個電控系統(tǒng)由3條PROFIBUS工業(yè)總線和點到點通訊網(wǎng)絡構成，實現(xiàn)各個子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)交換和控制。

　　操作臺顯示部分有高壓通、直流通、輔助通、提升機可運行、同步信號、警告、安全回路、旁路保護、A斗、B斗、緊停、變流跳、輔助跳、變流1故障、變流2故障、勵磁故障、裝卸載故障、計算機故障、備用等。

　?、齐娍叵到y(tǒng)功能

　　①全數(shù)字化的控制系統(tǒng)。采用2套PLC。其中，1套PLC主要功能是執(zhí)行操作程序，并實現(xiàn)各種故障保護及閉鎖。來自系統(tǒng)各部分的信號經(jīng)過隔離直接引入到PLC中，PLC將其處理后分為操作、控制、顯示、制動、故障和報警，送監(jiān)視器顯示故障類型，控制聲光報警系統(tǒng)報警并施閘。系統(tǒng)的安全回路有3套，分別由主控PLC、監(jiān)控PLC和繼電器直動回路組成。系統(tǒng)的主要保護有過卷、等速段超速、減速段超速、全程過速、同步超限、裝卸載故障、緊停等。狀態(tài)的主要保護有電動機超溫保護、主回路故障、高壓柜故障跳閘、變壓器故障跳閘、快開跳閘、緊急停車、勵磁故障、操作程序故障、低壓電源系統(tǒng)故障、計算機系統(tǒng)故障等。另一套PLC把1個軸編碼器和井筒開關配合完成行程監(jiān)控。這種以軟件處理為主的行程跟蹤方法在靈活性、可靠性及精度等方面都很高，只要選擇分辨率較高的軸編碼器就可以保證定位精度在20mm之內。由于打滑與鋼絲繩伸長等行程誤差可通過井筒同步開關予以校正。PLC還將部分操作信號、軸編碼器信號、保護信號及行程參數(shù)結合起來進行邏輯運算處理，自動產生提升機所需要的速度給定信號。

　?、谀K化的數(shù)字驅動控制系統(tǒng)。全數(shù)字調節(jié)部分采用西門子SIMOREG6RA70系列全數(shù)字直流調速裝置，用于可調速直流電動機電樞和勵磁供電。三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置結構緊湊，可選擇給定值和反饋值為數(shù)字量或者模擬量，所有的控制、調節(jié)、監(jiān)視及附加功能都由雙微處理器實現(xiàn)。其主要功能是調節(jié)部分完成電樞回路和勵磁回路的調節(jié)功能，實現(xiàn)電樞回路和磁場回路的各種監(jiān)控與診斷。

　?、钦{試及運行

　　調試過程如下：出廠前的廠內器件檢驗、查線及各柜（臺）的通電試驗與檢驗；在現(xiàn)場安裝完畢之后的高低壓通電聯(lián)調，利用小電動機進行直流12脈動和部分環(huán)節(jié)的調試；操作臺和3臺安裝完畢后的各個控制環(huán)節(jié)全面調試，利用現(xiàn)場原有電動機進行試運轉調試；更換新的主電動機后的通電試運轉調試。

　　9.結束語

　　礦井提升機是礦山企業(yè)的關鍵機電設備，對礦井的生產及安全起著非常重要的作用。由于提升機的生產工藝要求比較高，其電氣傳動及控制一直是世界各國電氣傳動界的重要研究領域。目前，發(fā)達國家的礦井提升機電控技術已經(jīng)全面實現(xiàn)了全數(shù)字控制，而我國絕大多礦井的提升機電控系統(tǒng)還是交流串阻調速繼電器—接觸器控制，效率低下、安全隱患多，嚴重制約著礦山產業(yè)的健康發(fā)展，急需大規(guī)模的技術改造和更新，應當從多方面切實給予相當?shù)闹匾暋贾莸V區(qū)對于礦井提升機電氣傳動及控制方面數(shù)字控制升級改造的實踐經(jīng)驗，也為國內其它礦區(qū)提供了可供參考的有益經(jīng)驗。

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