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摘要：研究、开发一套由高压开关柜、变频柜、PLC柜、辅助柜、低压配电柜、上位监视机组成的TSA型全数字自动化副井提升电控系统。数控提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。
关键词：矿井提升绞车电控系统改造；变频调速；PLC控制
1、矿井提升系统概况
1.1提升机是承担矿山人员和物料提升任务的关键生产设备，是矿山井上下联系的咽喉，是矿井中技术含量最高的设备之一，也是实现矿井生产和效益目标的保证。
1.2数字化驱动技术在80年代末90年代初形成，随着数控技术的产生与发展，以及PLC产品在提升机领域的应用。世界先进的提升机已实现电控系统的全数字化控制，硬件和软件都有成熟的、系列化的产品。如美国GE公司。提升机的主控系统、驱动控制系统、监控系统、制动控制系统、井筒信号系统、定量控制、井筒通讯等已完全实现数控化。德国SIEMENS（西门子）公司和瑞典ABB公司是世界提升机电控设备生产领域的两大主要公司，代表了提升机电控技术和装备的世界先进水平。
1.3在矿井绞车电气控制系统中，变频技术具备节能、安全性高、工艺流程合理等特点，而成为电气控制系统中应用的主要技术措施。与传统的煤矿绞车电气控制技术相比，变频技术具有良好的启动与调速性能，高效率、高功率的优势，成为今天煤炭行业中的电气控制技术之一，并被公认为最为实用的技术。
2、提升绞车电控系统改造
2.1华泰煤矿副井现变频绞车已投运五年，近期存在故障率高的问题，而且故障率呈增加的趋势。为了保证矿井的正常安全生产，成立公关队伍对现有电控系统进行改造。
2.2研究、开发一套由高压开关柜、变频柜、PLC柜、辅助柜、低压配电柜、上位监视机组成的TSA型全数字自动化副井提升电控系统。
2.3内容主要是开发系统的工艺控制，实现系统控制的平滑性和安全性，实现传动系统与主控系统的工业总线式数据通讯，以及网络控制；其次是对直流变频传动技术的研究，特别是对位能力矩性负载，零速度大力矩的进行技术突破；最后还要对系统设备的整体配置进行优化设计，使系统更简洁，更可靠，同时满足现场工艺要求。开发远程监控系统，实现远程的提升机信息的监视，同时形成网络化的上位结构。
2.4数控提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。
2.5开发的系统设备具有逻辑、顺序、定时、计算、调节控制、通讯等功能，可满足提升机主控、驱动控制、监控、井筒信号等系统的数控化要求，硬件采用工业PLC。
2.6主控PLC选用SIEMENS公司的S7-400可编程控制器。主控PLC由主机架、电源板、CPU板、通讯板、高速计数板、模拟量I/O板、数字量I/O板等硬件组成。
2.7主控PLC应用软件能完成提升机手动、自动、检修等运行方式的控制要求；控制与监视提升系统各路电源及液压油泵电源等；完成提升机运行工艺要求的控制功能；实现对调速系统行程速度给定的控制；与提升信号系统之间相互闭锁；与操车系统之间相互闭锁；实现提升机液压制动系统控制功能。
实现完善的保护功能，对于全速超速、井筒两端减速段超速、上下过卷等安全保护具有多重保护。同时，还能完成定点速度监视、井筒开关监视、电机及温度检测、闸瓦磨损与间隙等监控与保护功能。
2.8完成提升机位置闭环控制，实现位置的同步监测功能。主控PLC的故障自诊断，具有看门狗和负载能力显示功能。可在线或离线修改用户程序。实现上位机监控功能。
2.9两套安全回路（软件与硬件冗余）。安全回路至少应包括《安全规程》要求的“过卷、极限过卷”等18项保护类型。辅控PLC选用SIEMENS公司S7-400可编程序控制器。该PLC为从PLC，完成对提升机形成和速度的监控并与主PLC进行比较。处理与主轴相连的编码器的脉冲，变为提升机的行程信号，控制操作台上的数字式深度指示器，指示箕斗在井筒中的位置。
3、改造效果
3.1通过改造，大大降低故障率，系统控制精确、运算简洁，节能效果明显，可靠性得到很大提高，操作更加简便。能方便控制绞车提升速度，安全得到保证，极大地降低绞车的操纵难度
3.2运行更加平稳，实现速度连续可调，电机温升较旧系统有明显降低，同时对系统机械冲击也明显减小。
3.3电能质量得到改善无谐波污染，不干扰其他设备。变频调速本质上几乎不存在谐波污染，也不会对生产、安全通讯等其他设备，造成任何干扰，不需增加治理投资。
3.4节能效果明显，绞车电控系统改造后，副井绞车每月可节约电费2万元，每月起动盘形闸闸瓦、保护配件等材料消耗据统计可节省近0.5万元。
4、结束语
通过电控系统改造，不僅极大地提高了煤矿生产自动化程度，为煤矿安全生产奠定坚实的基础，使绞车系统保护完善、运行安全可靠、维护简单，故障率低，而且节能效果明显。
关键词：矿井提升绞车电控系统改造；变频调速；PLC控制
1、矿井提升系统概况
1.1提升机是承担矿山人员和物料提升任务的关键生产设备，是矿山井上下联系的咽喉，是矿井中技术含量最高的设备之一，也是实现矿井生产和效益目标的保证。
1.2数字化驱动技术在80年代末90年代初形成，随着数控技术的产生与发展，以及PLC产品在提升机领域的应用。世界先进的提升机已实现电控系统的全数字化控制，硬件和软件都有成熟的、系列化的产品。如美国GE公司。提升机的主控系统、驱动控制系统、监控系统、制动控制系统、井筒信号系统、定量控制、井筒通讯等已完全实现数控化。德国SIEMENS（西门子）公司和瑞典ABB公司是世界提升机电控设备生产领域的两大主要公司，代表了提升机电控技术和装备的世界先进水平。
1.3在矿井绞车电气控制系统中，变频技术具备节能、安全性高、工艺流程合理等特点，而成为电气控制系统中应用的主要技术措施。与传统的煤矿绞车电气控制技术相比，变频技术具有良好的启动与调速性能，高效率、高功率的优势，成为今天煤炭行业中的电气控制技术之一，并被公认为最为实用的技术。
2、提升绞车电控系统改造
2.1华泰煤矿副井现变频绞车已投运五年，近期存在故障率高的问题，而且故障率呈增加的趋势。为了保证矿井的正常安全生产，成立公关队伍对现有电控系统进行改造。
2.2研究、开发一套由高压开关柜、变频柜、PLC柜、辅助柜、低压配电柜、上位监视机组成的TSA型全数字自动化副井提升电控系统。
2.3内容主要是开发系统的工艺控制，实现系统控制的平滑性和安全性，实现传动系统与主控系统的工业总线式数据通讯，以及网络控制；其次是对直流变频传动技术的研究，特别是对位能力矩性负载，零速度大力矩的进行技术突破；最后还要对系统设备的整体配置进行优化设计，使系统更简洁，更可靠，同时满足现场工艺要求。开发远程监控系统，实现远程的提升机信息的监视，同时形成网络化的上位结构。
2.4数控提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。
2.5开发的系统设备具有逻辑、顺序、定时、计算、调节控制、通讯等功能，可满足提升机主控、驱动控制、监控、井筒信号等系统的数控化要求，硬件采用工业PLC。
2.6主控PLC选用SIEMENS公司的S7-400可编程控制器。主控PLC由主机架、电源板、CPU板、通讯板、高速计数板、模拟量I/O板、数字量I/O板等硬件组成。
2.7主控PLC应用软件能完成提升机手动、自动、检修等运行方式的控制要求；控制与监视提升系统各路电源及液压油泵电源等；完成提升机运行工艺要求的控制功能；实现对调速系统行程速度给定的控制；与提升信号系统之间相互闭锁；与操车系统之间相互闭锁；实现提升机液压制动系统控制功能。
实现完善的保护功能，对于全速超速、井筒两端减速段超速、上下过卷等安全保护具有多重保护。同时，还能完成定点速度监视、井筒开关监视、电机及温度检测、闸瓦磨损与间隙等监控与保护功能。
2.8完成提升机位置闭环控制，实现位置的同步监测功能。主控PLC的故障自诊断，具有看门狗和负载能力显示功能。可在线或离线修改用户程序。实现上位机监控功能。
2.9两套安全回路（软件与硬件冗余）。安全回路至少应包括《安全规程》要求的“过卷、极限过卷”等18项保护类型。辅控PLC选用SIEMENS公司S7-400可编程序控制器。该PLC为从PLC，完成对提升机形成和速度的监控并与主PLC进行比较。处理与主轴相连的编码器的脉冲，变为提升机的行程信号，控制操作台上的数字式深度指示器，指示箕斗在井筒中的位置。
3、改造效果
3.1通过改造，大大降低故障率，系统控制精确、运算简洁，节能效果明显，可靠性得到很大提高，操作更加简便。能方便控制绞车提升速度，安全得到保证，极大地降低绞车的操纵难度
3.2运行更加平稳，实现速度连续可调，电机温升较旧系统有明显降低，同时对系统机械冲击也明显减小。
3.3电能质量得到改善无谐波污染，不干扰其他设备。变频调速本质上几乎不存在谐波污染，也不会对生产、安全通讯等其他设备，造成任何干扰，不需增加治理投资。
3.4节能效果明显，绞车电控系统改造后，副井绞车每月可节约电费2万元，每月起动盘形闸闸瓦、保护配件等材料消耗据统计可节省近0.5万元。
4、结束语
通过电控系统改造，不僅极大地提高了煤矿生产自动化程度，为煤矿安全生产奠定坚实的基础，使绞车系统保护完善、运行安全可靠、维护简单，故障率低，而且节能效果明显。