矿井提升机电控系统PLC技术改造

王子平，董德明，崔永普

（1.平顶山市特种设备检测检验所，河南 平顶山 467001；2.平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001）

矿井提升机电控系统PLC技术改造

王子平1，董德明2，崔永普1

（1.平顶山市特种设备检测检验所，河南 平顶山 467001；2.平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001）

对传统的矿井提升机电控系统进行PLC技术改造，用PLC可编程序控制器取代原来的继电器—接触器有触点逻辑电气控制方式，实现数字程序化控制，提高了电控系统的安全可靠性，确保提升机安全高效运行。

提升机；电控系统；PLC

0 引言

平煤四矿主井提升机为4绳磨擦式交流提升机，型号为JKMK2.8×4，双电机（2×800kW）拖动，JKMK/J型电控系统。高压电路采用CG5型高压换向器，转子调速采用10级交流接触器切换外加电阻，逻辑控制电路为继电器接触器组成的有触点逻辑系统。这种控制系统分立元件连接复杂，出事故不易查找，安全保护单线控制，后备保护不齐全，可靠性差，触点、触头空气氧化接触不良和电弧烧伤，事故率高；转子调速性能差，冲击电流大，机械碰撞及磨损严重，同时缩短了电机减速器、接触器外加切换电阻等设备寿命；高压换向器绝缘老化，遇阴雨潮湿天气，短路放炮，严重威胁矿井提升安全，主井交流提升机电控系统PLC技术改造被列入平煤四矿2008年重大攻关项目。

1 技术改造方案

主控的PLC选用S7-300的最新型产品，其模块之间通过PROFEBVS总线连接，简化了电控系统结构，转子可控硅多级编码技术先进，性能可靠，系统设计合理，线路设计简单可靠，外围元件最简化，电路保护低频电源技术成熟，性能可靠稳定，数字PID闭路，系统可靠性高、闭路效果好，数字双线制保护与模拟信号保护，使保护功能更可靠、完善，可实现网络化管理。该项技术改造达到国内先进水平。

（1）高压电源开关，高压换向器真空化。高压换向器设置正、反之间，高低压之间机械电气闭锁，结构科学合理。真空化消弧特性好，绝缘状态高。高压换向器闭锁消除了高低压间、正反向间短路事故。

（2）转子调速回路，采用可控硅20级编码启动专利技术，一是实现无触点切换，避免触头拉弧烧损和噪音，二是启动特性曲线平滑，冲击电流小。

（3）低频电源装置 ，技术成熟，运行安全可靠。低频拖动平稳,减少了对装载、卸载系统装备的机械冲击。

（4）用S7-300型PLC控制器，取代原来的继电器接触器的有触点逻辑控制方式，实现数字程序化控制，简化了控制系统结构。设置双PLC实现了两线制保护。

（5）上位计算机显示提升机运行状况，各运行参数、保护状态直观明了，便于查找事故和维护，提升机实时监控运行。

（6）有扩展功能，可与局域网连接，实现网络化管理。

2 技术改造后的效果

主控的PLC，选用西门子S7－300型PLC的最新型产品，PLC模块之间通过PROFEBVS总线连接，简化了电控系统结构，转子可控硅多级编码技术先进，性能可靠，系统设计合理，线路设计简单可靠，外围元件最简化，电路保护低频电源技术成熟，性能可靠稳定，数字PID闭路，系统可靠性高、闭路效果好，数字双线制保护与模拟信号保护，使保护功能更可靠、完善，可实现网络化管理。该项技术改造达到国内先进水平。

自2008年9份投入运行以来，高压真空柜、高压真空换向柜，没有出现真空管漏气或粘联故障，高压换向器正反转向、高低压间发生短路、转子调速回路快速熔解器、可控硅烧损等事故。提升机启动冲击电流小，调速性能好。低频电源装置自调试至今，没有发生电器元件烧损事故，运行可靠，制动闭环效果好。PLC数字化程序控制，电控系统结构简单，提升机运行状况显示直观，易于查找事故和维修，提升机高效高质量运行。

（1）一次提升时间由原来的85s，减少为75s。

（2）提升机加速阶段启动电流在170～230A之间切换，启动加速曲线平滑。

（3）外部电路结构简单，只有10块继电器。可调闸闭环由PLC内部完成，外部调整简单。

（4）过速保护。PLC内部设置速度继电器，在绞车速度超过等速度115%时，安全闸动作。

（5）限速保护。PLC内部数字PID即时比较测速、给定信号、速度信号偏差超过设定速度的10%时，保护动作。

（6）定点限速保护。在接近井口11m处，设置定点限速保护，在通过此点速度2m/s以上时，安全闸动作。

3 效益分析

（1）改造后一次提升时间75s，与原先相比减少10s。测试核算，每提一勾少用电量3.2kWh，按年产量110万t，10t/勾，电费0.44元/kwh计算，年节约资金110（万t）÷10（t/勾）×3.2（kWh/勾）×0.44（元/kwh）＝15.488万元。

（2）节约材料配件费：据统计，少消耗接触器、继电器、接触器线圈，高压换向器线圈、接点、消弧罩，转子外加电阻等，节支11.3万元。

（3）应用了可控硅20级编码启动技术后减少了启动时大电流冲击，延长了电机减速器，滚筒衬块，提升绳等设备寿命，年节支约5万元。

（4）节约了事故处理人工费：每年减少事故处理用工120工，每工40元，则120（工）×40（元/工）＝0.48万元。

（5）降低了事故率，减少了事故影响时间：据统计，每年减少事故时间40h，影响产量4000t，利润70元/t，则，4000（t）×70（元/t）＝28万元。年节支创效60.268万元。

4 结束语

主井提升机电控系统PLC改造后，数字化程序控制，取代了原系统中的继电器、接触器有触点逻辑控制方式，简化电控系统结构，保护齐全，提高了系统运行的可靠性，采用SCK组件编码多级启动，改善了提升机调速性能，减少了大电流冲击引起的机械冲击；高压开关、高压换向器真空化，杜绝了拉弧引发的短路事故；低频电源装置可靠运行，节约了大量电力电能；该系统性能好，运行稳定，事故率低，维修量小，操作简单，各种保护齐全，确保了矿井安全可靠提升。适用于老式交流提升机技术改造和新交流提升机配套，可在煤炭、冶金等行业推广应用。

PLC Technical Reconstruction of Electric Control System of Mine Hoister

WANG Zi-Ping1，DONG De-Ming2，CUI Yong-Pu1
（1.Pingdingshan Special Equipment Inspection Testing Place,Pingdingsan Henan 467001，China；2.Henan Pingdingsan Industrial and Vocational College of Technology,Pingdingsan Henan 467001，China）

The mine hoist control system of the traditional PLC technology,PLC programmable controller to replace the relay-contactor electrical control mode of the original contact logic,digital program control,improve safety and reliability of electric control system of hoist, ensure safe and efficient operation.

hoist；electric control system；PLC

TP27

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.056

1002－6673（2014）03－148－02

2014－03－11

王子平 (1967-)，男，工程师，河南延津县人。现从事机电技术工作。