摘要：华泰矿业公司副井现电控系统，是以继电器控制为主体，主控部分采用磁放大器完成，经过十年的使用，逐渐暴露出产品技术落后、关键器件保护不完备、故障率高的问题。而且故障率呈逐年增加的趋势。为了保证矿井的正常生产，应该对现有电控系统进行改造。
关键词：开发、改造、配置、提升
1.改造研发内容：
研究、开发一套由高压开关柜、整流变压器、电枢整流柜、司机控制台、PLC柜、辅助柜、低压配电柜、上位监视机、高速直流电动机组成的TSA型全数字自动化副井提升电控系统。
开发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；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。
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。
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。具体内容如下：
1.1配电系统
6kV来自矿井35kV降压站两路进线，手动切换。车房设置 1面6kV高压柜，作为主整流变压器的馈出线柜。
馈出线柜设有短路和过流保护，欠压跳闸。
低压配电系统设有两路进线，满足《煤矿安全规程》的要求。
1.2驱动系统
车房设一台整流变压器。 直流电机主回路一台主整流柜内含一台进口SIEMENS 6RA70整流装置。直流电机的电枢回路采用晶闸管并联6脉动供电，电枢换向。主整流柜提供励磁供电。直流回路一台电抗器，一台直流快速断路器。
1.3提升机控制系统
设备部分主要包括控制台、主控柜、辅助柜。
控制台设置两个进口给定手柄，分别用于速度给定及制动闸给定，控制台显示盘设置主要状态显示灯和主要故障显示灯，圆盘深度指示器和数字深度指示器、电枢电流表、励磁电流表、速度表、加速度表、工作闸电流表、制动油压表。控制台面设置各种控制按钮和选择开关。控制台内设ET200M远程分站。
主控柜内设两套S7-400 ，分别完成提升机的程序控制、行程控制、状态监测及各种保护，两台S7-400功能互相备用，两台S7-400实现网路化通讯。
辅助柜内含继电器安全回路以及远程分站。
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。
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。
实现连续速度包络线监测保护和逐点速度监测保护功能。
实现数字行程给定功能，定位精度≤20mm,并实现数字行程罐位位置显示，在井筒内设置双同步开关对光电编码器进行同步校正。
实现PLC故障状态下的低速故障开车功能。
保护功能按下列三类设置：
—立即施闸的紧急停车。
—首先安设定减速度减速，然后紧急停车。
—完成本次提升后，不允许再次开车的紧急停车。
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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。实现PLC程序、安全故障及事件的实时打印。PLC柜装有通风装置。
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。
各个控制柜内温度传感器送入主PLC,通过PLC处理后，在上位机显示屏上集中显示。
数字式监控系统
2.主要经济技术指标、项目最终目标
主要经济技术指标：该方案主要解决现有副井提升电控系统故障率高、安全性差、维护量大、维护费用高、自动化程度低、控制速度不稳定、速度S型曲线不平滑等问题。实现提升机的数字化控制，缩短电控系统故障影响时间，增加系统运行的安全性，提高自动化程度。与原系统相比具有节约能源、增加效率、提高系统安全性及技术含量等优点。该系统具有安全性、可靠性高的特点。系统保护完善可靠，运行曲线平滑。
3.研究、开发或实施技术路线
为充分发挥PLC的功能，完善调速性能、提高系统可靠性、降低故障率，在设计上采用：
（1）德国西门子S7系列PLC，实现逻辑运算控制、安全回路控制、速度运算和监视、行程计算和保护、PID运算等。
（2）模拟量控制在程序中实现，进行全数字调节，由PLC程序中PID调节来完成可调闸和动力制动的闭环控制。
（3）采用彩色液晶显示屏，实现系统运行状态及信号显示，以及安全回路和故障指示等，界面清晰明了，直观形象，各种状态、参数及控制元器件的工作情况一目了然。
（4）主令控制器是操作的关键环节之一，要求可靠性高。
4.数控化提升机系统运行效果
华泰煤矿副井TS3A型全数字直流提升机电控系统在系统控制方面有了重大突破，其主要优点有：
（1）、主回路驱动控制系统能自动优化驱动电机的参数。
（2)、在安全回路方面，系统采用了相互独立的继电器安全回路和S7—400、S7—300分别形成的软件安全回路，S7—400形成完善的故障诊断系统，S7—300作为S7—400故障诊断的后备，主要完成电枢过流和行程类故障的判定，针对井筒过卷、高压柜合闸、快开及整流器故障，继电器安全回路再次将其纳入其中，大大提高了系统的安全性。
（3)、电控系统采用工业总线方式构成系统通讯网络，通过总线方式传输数据，极大地简化了控制系统的硬线连接，更有利于电控系统的进一步优化工作。
（4)、具有完备的故障诊断和上位监控功能，非常有利于对系统的维护，在较大程度上缩短了处理故障的时间。
（5)、控制系统软件采用结构化设计，使用于各种直流电机，实现了行程与速度给定一一对应的逻辑关系。
总之，TS3A型全数字直流提升机电控系统，软、硬件设计严谨，控制工艺完善、技术先进，特别是在网络应用、PLC功能开发和6RA70驱动装置技术开发上尤为突出，系统运行稳定可靠，社会和经济效益显著，为华泰煤矿安全生产提供了保障，具有较高的推广应用价值。
参考文献
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[8]马新民 矿山机电 中国矿业大学出版社 2009、8
论文作者:靳传亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/4
标签：系统论文; 回路论文; 提升机论文; 井筒论文; 速度论文; 电控论文; 电枢论文; 《基层建设》2018年第11期论文;