煤矿立井提升机自动化控制系统技术分析

侯小东

[摘    要]通过自动化控制系统，有助于更好把控整个提升过程，为采矿施工有效的开展提供强有力的保障。首先介绍了提升机运用状况，然后提出了系统要求，其中包括提高过程自动化控制、提高行程自动化控制、回路自动化控制，最后针对于立井提升系统，探讨了PLC自动化控制技术的具体运用，进一步提高系统的利用效果。

[关键词]自动化控制;立井提升机;煤矿;驱动系统;PLC

[中图分类号]TD633 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–000–02

[Abstract]Through the automatic control system， it is helpful to better control the entire lifting process， provide a strong guarantee for the effective development of mining construction， and provide a strong guarantee for the effective development of mining construction. The article first introduces the operating conditions of the lifter， and then puts forward the system requirements， including the improvement process Automated control， improved stroke automated control， loop automated control， and finally for the vertical shaft hoisting system， the specific application of PLC automation control technology was discussed to further improve the utilization effect of the system.

[Keywords]automatic control; shaft hoist; coal mine; drive system; PLC

1 概述

煤矿采煤中，应当通过合理的设备，来完成对机械以及人员的输送，促使生产作业可以正常开展，尤其是煤矿立井提升机，这一设备能够起到很大的作用，属于一种关键的设施。该设施主要包含2个部分：①控制系统;②工作结构。

基于对自动化技术的引入，使得自动化控制系统得以形成，由此为更好利用提升机创造有利的条件，可以达到自动化控制的目的，使得提升机的性能变得更为完善。

2 研究背景

（1）一般对于煤矿和金属矿来说，往往会利用到较多的运输设施，其中矿井提升机较为突出。对于矿井提升系统来说，其结构是非常复杂的。包含一系列的环节，对于各个工序的控制还有着一定的区别，系统惯性相对突出，存在各种各样的工作情况。系统中即便存在安全举措，但是由于作业环境十分严峻，极有可能会降低部分零件的功能，因为系统具有非自动化功能，大部分情况下都是借助人工方式完成操作的，人工操作出现的误差将对监测及控制效果产生影响.

在一定程度上降低安全性能，因此当系统处于工作状态时，还是极易产生多种故障。因为部分零件功能降低，所以很难有效确保提升系统的运行，若是并未遵循规划的线路运行，将很容易产生故障情况，若是情况严重的话，将会对工作人员的安全造成影响，进一步对煤矿企业造成不可估量的损失。

（2）针对提升机来说，其制动的安全性及平稳性，在大多数情况下，都是取决于电气控制系统的性能。

对电气控制系统而言，能够更好地掌控机械运行速度，降低机械的磨损程度，减小维修率，从而增加机械的应用期限。因此，有必要强化对该系统的研究，这是一项非常关键的课题，伴随自动化技术的进步，在功能方面也有了更为苛刻的要求，当然电气传动形式也不例外。

具体表现在，针对提升机而言，应具备良好的提升能力，且有着较好的使用性能;对于电气传动系统来说，应可以快速完成正转及反转运动，并实现准确的制动，具备高性能等。

3 煤矿立井提升机运用状况

（1）煤矿生产中，往往会通过对提升机的使用，从而达到提升设备的目的，不过在提升的过程中有着或大或小的问题，因为精度缺乏精准性，使得在控制中极有可能形成误差，对于设置位置以及停车位置来讲，两者有着相对大的差异。

（2）在中途停车的情况下，常常有着这样的现象，即停车存在错误。当具体提升时，自动化水平并不是很高，常常需要借助人工来完成操作，在这样的情况下，无法确保作业的安全。對于这一竖井提升机来讲，当处于两个环节相对突出，也就是加速以及减速环节，当处于这两个环节，接触器运行相对频繁，会释放出更多的噪音，由此能对接触器的使用年限造成影响，使得出现故障的概率变大，因为是通过人工来完成操作的，并不属于自动化，所以在出现故障的情况下，一定程度上会影响到人们的安全。

（3）一般就提升机而言，都会实施电阻能耗控制，而这会消耗很多的能源，当提升或者减速时，对能量的消耗更为突出，就煤矿企业来讲，如果能耗偏大的话，则不利于提高经济效益，另外能量的过于消耗，也违背了节能减排的要求。

4 煤矿立井提升机自动化控制系统要求

某一矿井担负着主提升的任务，配置着绕式提升机，对于所选用的电机来讲，其功率大小达到800 kW，将7 t的箕斗当作提升容器。另外就新副井而言，也担负着一系列的提升任务，例如煤矿机械的提升，配置着摩擦轮提升机，对于所选用的电机来讲，其功率大小达到400 kW，将1 t的罐笼当作提升容器。伴随自动化技术的持续进步，使得在很多的领域，电气自动化控制得到了大力的推广，当然矿井提升机也不例外，目前，无论是国外还是国内，该项技术都较为成熟，同时也取得了可观的应用效果，对于在提升机上的运用，本文主要从以下几点进行分析，也就是提高过程自动化控制、提高行程自动化控制以及回路自动化控制，以期能为有关人员提供借鉴。

（1）提高过程自动化控制。因为系统有着一系列的优势，例如运算速率理想、有着较好的灵活性等，所以可以开展故障诊断，可以基于交流变频装置，向其中引入这一系统，促使控制效果更为突出，可以把预测以及控制等，有效组合于控制总线，以针对于静止变流器，达到传动控制的目的，与此同时，对变量开展科学合理地调整。

（2）提高行程自动化控制。在对提升机进行控制时，应对位置进行全面控制，让它可以在准确的位置上停车。借助电气自动化控制，有利于更好地完成传感信号的收集和处理工作，并科学的求出罐笼位置，然后对其开展控制保护工作。在对罐笼进行提升的过程中，应防止出现爬行提升现象，这样才能有效增加提升效率。

（3）回路自动化控制。若是设备出现故障，想要更好地完成保護工作，防止出现不良后果，需对安全回路进行科学设置，为设备的应用安全提供可靠保障。就安全回路来说，它可以结合故障产生的原因，通过多种处理方式来实现，还拥有一定的监视功能，无论是设备故障还是电气问题，都可以获得安全制动效果。

5 PLC自动化控制技术在系统中的运用

伴随社会经济的发展，再加上生产力持续的进步，对于电气自动化来讲，其属于一种生产力工具，不但有助于促进社会的进步，也可以有效提升作业效率，确保整体的工作效果。通过有效运用这一项技术，可为产业更好的发展，提供有力的支持，并且也有助于进行开采作业。在提升系统中包括多个构成部分，例如主控系统，其属于核心的系统，可以有效检测及保护工作过程。在这些系统的配合下运行，有利于让提升系统更好地发挥作用。

（1）井筒信号系统。对于这一系统来说，主要包含着两个部分，也就是操车以及信号系统，当然也包括一些别的成分，例如PLC控制箱。在信号装置中还包含多个构成部分，如CPU及小型继电器等。当运行时还具有信号采集及逻辑运算等特点，基于通讯系统的支持，能够更好地完成井口信号同车房显示屏的信号传输。就电源模块来讲，它可以增强装置运行时的电能，信号显示屏则能展示出实际的工作状态，通过继电器的作用，能够实现电气隔离。

（2）驱动系统。对于驱动系统而言，可以起到很好的监测及保护作用，在该系统中还存在着多种控制功能，例如驱动以及电流控制。对于驱动控制来说，无论是位置还是速度，都可以达到保护的目的，并获得主控PLC系统的命令，利用位置系统和速度PID可以对程序进行有效地调节，把电流计励磁控制传输给电枢电流计励磁电流，然后发送脉冲信号给励磁变流器，会按照系统的调节来全面强化提升机的运行，进一步增强其运行效果。

（3）主控系统。在PLC控制中，最关键的部分就是主控系统，它可以完成提升机运行的顺序控制等功能，根据系统的设计标准，对有关的硬件和PLC通讯进行设置，以达到系统的控制和监控目的。

（4）诊断报警系统。针对诊断报警系统来说，它有着很好的保护作用，在这之中包含一系列的功能，如自动诊断及报警功能。其报警将显示出通讯故障及漏电闭锁等问题。若是出现故障，该系统能够自行进行诊断，且还能实现自动报警，根据故障的具体状况，找出故障出现的部位，分析故障状态，从而将其解决掉。

6 自动化控制技术在系统中实现的功能

在矿井中应用的控制装置，大部分都是机电装置，亦或是接触器，该系统的稳定性相对不好，在运行过程中还极易出现故障，且耗费电量比较多，因此矿井的经济成本相对较多，这将不利于矿井的正常生产。若是借助机电一体化技术将能较好地防止故障问题，有利于确保作业人员安全，减少设备维修费用，增强其运行效率，从而进一步提升矿井的安全，确保生产的高效性。

（1）借助自动化技术，可以达到集中控制的目的，同时还能对有关人员进行监视，完成绞车打点及提升等工作。

（2）就主井来说，应按照PLC系统及信号PLC系统，构建通讯联系，从而达到逻辑控制及相互闭锁的目的，构建数据集成及处理等一体的智能控制系统，有利于全面确保绞车安全。

（3）可以实时监测提升机的提升过程，如对电流及天轮轴温度进行监测，最大限度地防止提升机出现超载及二次装载等事故。

（4）完成集控手动、全自动及检修之间的相互转换。当正常生产时，可通过集控全自动来实现运行;若是某一运行环节发生故障，那么绞车房就会发出报警信号，同时还会将绞车信号系统关掉，将箕斗放到装载部位，无法实现自动装载，且也不能发出提升信号。在这一过程中，仅可以通过装载硐室信号进行检查确认，并借助手动装载来实现检修过程中的现场操作。

（5）可借助双变频控制系统，将两套系统当作备用，增强装备水平，最大限度地减少控制系统事故，将其影响降到最低。

7 结束语

总之对于立丼提升机来讲，可为施工准备、设备的运输等，创造有利的条件，为尽可能发挥提升机的作用，需要积极引入自动化控制技术，针对于自动化控制系统，不断强化其自动化效果，确保系统运转的可靠以及安全，在具体应用过程中，可以降低发生误差的问题。

参考文献

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