矿井提升机电控系统原理设计
摘要
我国矿井提升机大多是采用交流异步电机拖动，其电气控制系统采用转子串、切电阻调速，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。本文以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为依据，对矿井交流提升机电控系统进行研究设计，由可编程控制器(PLC)代替继电器-接触器构成的逻辑控制装置。其中简单介绍了国内外矿井提升机发展概况，提升机机械结构、工作原理，分析了其技术经济性。对于PLC的控制原理及应用做了一般性的介绍。详述了提升机电控系统和调速原理，如：测速部分和保护部分。本文以TKD-NT单绳缠绕式矿井提升机为例，提出了研究设计方案，并且在实践中成功实施。PLC电控系统实现了对提升过程的程序控制，精度高；实现了速度、电流以及矢量的数字交换等，对提升机进行闭环调节；实现行程、速度等重要参数及提升状态的监视；实现无触点控制，寿命长，可靠性大大提高，具有良好的控制监视系统；实现了显示、记录等有关数据的全部自动化。
关键词：矿井交流提升机，PLC，调速，电控技术研究
THE DESIGN OF ELECTRIC CONTROL SYSTEM
BASED ON MINE ELEVATOR
ABSTRACT
In China, mine elevator whose electric control system uses speed regulation by means of stringing and slicing the rotor resistance, and it constitutes the logic control device by the relay and contactor adopting the means of the drive of AC asynchronous motor in most cases. This paper which studies and designs the electric control system of AC mine elevator, adopting PLC which takes the place of the logic control device constituted by the relay and contactor takes the security, reliability, high efficiency, economy as a starting point, and takes the reliability principle as the basis. There into, this paper gives a brief introduction on the development of mine elevator in home and abroad, its framework and theory, while doing some economic study. Then, it introduces the theory and application of PLC simply. On the side, it goes into particulars about electric control system, for example, speed measurement and safeguard. This paper sets TKD-NT elevator for an example, proposes the research and design plan which puts in practice successfully. The electric control system based on PLC has carried out the procedure control of hoist process and high accuracy, closed-cycle control of mine elevator through speed, electric current as well as digital switching of vector and so on, the monitor of important parameters such as the distance of travel, speed, the state of hoist. In addition, the system also has carried out contact less control, long life-span, reliability greatly improved, good control supervisory system and completely automation of relevant data’s demonstration, recording and so on.
KEY WORDS: AC mine elevator, PLC, speed regulation, electric controltechnology research
目录
摘要 (1)
绪论 (4)
第1章国内外矿井提升机发展概述 (5)
1.1 国内矿井提升机现状 (5)
1.2我国矿井提升机电气控制系统的现状 (5)
第2章提升机机械结构及工作原理 (7)
2.1机械结构 (7)
2.2工作原理 (8)
第3章串电阻调速系统 (10)
3.1串电阻调速系统原理 (10)
3.2串电阻调速程序 (11)
第4章提升机电控系统构成 (18)
4.1引言 (18)
4.2主回路 (19)
4.3测速回路 (20)
4.4安全回路 (21)
4.5控制回路 (22)
4.5.1 信号回路 (22)
4.5.2 电机正反转回路 (22)
4.5.3 制动回路 (23)
4.5.4 转子电阻控制回路 (23)
4.6监控系统 (24)
4.6.1 上位机 (24)
4.6.2 操作台 (25)
第5章PLC 操作主控系统原理及应用 (26)
5.1PLC系统组成 (26)
5.2各单元基本特点 (26)
第6章技术经济性分析 (28)
结论 (30)
致谢 (32)
参考文献 (33)
绪论
矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着矿石、物料、人员等的重要运输责任。对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。采用新技术、新设备、新工艺来装备煤炭生产的各个环节，以达到减人提效、确保安全生产的目的，是科技兴煤的必由之路。矿井提升设备，其中主要是提升机及其控制和安全设备，也同样要面临着这一必经之路。多年来，矿井提升机及其拖运、安全保护系统等设备的技术水平和安全水平一直是困扰煤炭安全生产和效益提高的重要因素。为改变这一状况，煤炭行业的科研、高校、生产企业和待业主管部门以及机行业的科研和生产企业的工程技术人员做了大量的工作，已开发了众多适用的产品和技术，积累了丰富的经验，取得了长足的进步。大家可以看到，眨眼间我国已经可提供多种技术先进、性能可靠、安全性高的矿井提升设备，大多数已在煤矿基建、生产和技术改造等方面获得了成功的应用。由于可编程控制器结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位。继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难于实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制盘(柜)就要更换，所以通用性和灵活性较差。
提升机的主电动机采用绕线型异步电动机，通过其转子轴上的滑环，向转子绕组回路接入电阻，以便进行起动和调速。本文诣在对电控系统进行局部的修改、完善，根据我国国情，按照可靠性系统工程的原理，对现的提升电控系统进行综合分析、评价，尽量采用国内外的新技术成果，形成一套较为完整的改造方案及适的换代产品。根据现有的经济条件，对绕线异步电机串电阻的调速部分的电路，采用无触点的PLC系统代替原有触点的继电器逻辑控制系统，提高系统的安全性及可靠性，充分利用PLC的多种功能，进一步改善控制性能，防止控制系统的内外部干扰。
第1章国内外矿井提升机发展概述
下面对国内外矿井提升机的发展作简要的叙述，以在对比中取得更长足的发展。
1.1 国外矿井提升机现状
伴随着科技的进步以及对安全性能要求的提高，国外矿井提升机在拖动、调速、电控等方面成绩斐然。
在直流拖动方面，部分发达国家原有的交流提升机已基本上被晶闸管-电动机（SCR-D）系统所取代。例如：德国、瑞典等国家已有90%以上采用直流提升机，传动系统采用低速直联式，省去了减速机。在调速方面，直流变频调速被多数专家认为是大型提升机拖动的必然发展方向，其优点众多。如：提升机容量几乎不受限制，没有整流子电刷这一薄弱环节等。另外，在国外，微机控制在提升机上的应用已达到成熟阶段。在对提升行程的控制，对提升过程的监视，安全回路，对制动系统的控制与监视，全数字化调速控制系统等方面均应用广泛。例如：德国AEO公司的Logidynt(32位机)、西门子公司的SIEM“ynd”（16位机）系统都已应用于提升机上。此外，在国外，AEG公司生产的内装式提升机以结构简单、占地少、成本低等优势也逐步面向市场。
1.2 我国矿井提升机电气控制系统的现状
历经几十年发展，我国的矿井提升机电控技术取得了不少的进步，但与美国、德国等世界发达国家相比，依然存在着很大的差距。目前，发达国家的矿井提升机电控技术已全面实现了全数字控制，而国内绝大多矿井提升机电控系统还是交流串阻调速继电器—接触器控制，效率低下，安全隐患多，严重制约着我国矿山产业的健康发展，急需大规模的技
术改造和更新。
目前，我国矿井提升机90％以上是采用单机容量在1000Kw以下传统的交流异步电机拖动，采用转子串、切电阻调速，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。其中，约70%采用串电阻调速的交流拖动方式。采用改变转差率S的调速方法，在调速中产生大量的转差功率，使大量电能消耗在转子附加电阻上，导致调速的经济性变差。极少数提升机采用串级调速方法，其调速范围窄，且投资大。直流电动机拖动的提升机不足10%，其中多一半为电动机-发电机组供电，采用晶闸管整流传动的只占一少部分。近年来，仅引进了几台交一交变频同步电机拖动系统。计算机技术已在提升机电控系统中得到普遍应用。这种由可编程序的控制、调节装置构成的提升机电控系统的主要特点是：可完成提升行程的测量和设定；实现了对提升过程的程序控制，精度高，对提升机进行闭环调节，具有良好的控制监视系统，实现了显示、记录等有关数据的全部自动化。
第2章提升机机械结构及工作原理
2.1 机械结构
矿井提升机是采矿工业中联系井下与地面的主要运输工具。由主轴、卷筒、制动器、减速器、牌坊式深度指示器，电控柜、操作台、液压站等部分组成。
一、主轴装置：
主轴装置由两个卷筒、主轴、四个轮毂、调绳装置等成。右边卷筒叫固定卷筒，左边卷筒叫做游动卷筒，在调绳时可与主轴作相对滑动，主轴装置一般采用剖分式或整体焊接式，弹性结构卷筒。卷筒受力均匀，强度大。主轴与轮毂通常采用无键连接，提高了主轴强度。
二、减速器：
本提升机采用双级圆弧齿轮减速器，其结构有两级人字齿轮对和机体、机盖等组成。润滑油是从单独的润滑油站进行稀油强制润滑，各轴承均采用滚动轴承。
三、盘形制动器：
盘形制动器是矿井提升机制动系统的重要部件，作为工作制动和安全制动时用。因此该部件不仅要求结构紧凑，重量轻，而且要求安全可靠，动作灵敏[1]。
四、液压站：
液压站主要用于控制制动器，主要有以下特点：产生压力可以调节的制动油从而控制制动器以获得不同的制动力矩；能使制动器迅速回油，并可产生二级安全制动及一级安全制动；产生压力油，控制双筒提升机调绳装置（即离合器的开合）。
五、润滑系统：
减速器轴承、齿轮及主轴承的润滑油均由润滑油站集中供给，其结构主要由齿轮油泵、薄片过滤器，旋塞、电接点压力表、供油指示器、管路等组成。润滑油站的齿轮泵装置有
两套，其中一套为备用。过滤器应定期清洗。
六、深度指示器：
深度指示器是矿井提升机的一个重要部件，其用途有如下几点：指示提升容器在井筒中实际位置；发送减速和过卷讯号；进行限速保护。本例提升机所配为牌坊式深度指示器：主要由深度指示器和传动装置组成。
七、测速发电机：
测速发电机装置，主要由直流电机、三角皮带轮、三角皮带、护罩等组成。其主要作用如下：随提升机减速轴的实际转数发出相应的直流电压给斜面操纵台上的直流电压表，反映容器的实际速度；为限速保护和起速保护继电器等提供直流电源。
八、联轴器：
本例提升机采用两种联轴器，主电机与减速器高速轴采用蛇形弹簧联轴器，此种联轴器能减少机器运转时冲击，卷筒主轴与减速器低速轴之间采用齿轮联轴器，此种联轴器传递扭矩大，并能补偿两轴安装时的微量偏斜和不同心，上述两种联轴器内必须加润滑脂以减少磨损。
九、调绳联锁装置：
该装置用于调绳时发出信号，告诉司机离合器“合上”或“离开”位置，以及和液压站安全阀联锁。
2.2 工作原理
如图所示，在主机也就是井筒的两端，一端是电机，一端是机械深度指示器，本设计采用牌坊式深度指示器。牌坊式深度指示器的结构：由四条支柱、两条丝杠、两个圆盘及数对齿轮、蜗轮、蜗杆等组成。其中电机为主轴提供动力，矿井提升机主轴的旋转运动，由牌坊式深度指示器传动装置经过齿轮对传给丝杠，使两根直丝杠相反方向旋转，带动两左旋转梯形螺母一上一下作相反的直线运动，分别代表主井和副井的位置，运行同时可发送位置信号.
`
提升机机械原理示意
与电机相连的有转子控制柜和高压换向柜，它们分别接收来自主令控制柜和制动电源柜的控制信号。转子控制柜通过串-切电阻来实现调速，高压换向柜实现对电机正反转的控制。
操作台通过人为或程序控制主令柜。
在辅助控制系统中，来自主令控制柜的信号控制液压站和润滑站的工作，保证提升机
有效可靠的运行。
第3章串电阻调速系统
3.1 串电阻调速系统原理
提升机的主电动机采用绕线型异步电动机，通过其转子轴上的滑环，向转子绕组回路接入电阻，以便进行起动和调速。对电控系统进行局部的修改、完善，根据我国国情，按照可靠性系统工程的原理，对现有的提升电控系统进行综合分析、评价，尽量采用国内外的新技术成果，形成一套较为完整的改造方案及适用的换代产品。根据现有的经济条件，对绕线异步电机串电阻的调速部分的电路，采用无触点的PLC系统代替原有触点的继电器逻辑控制系统，提高系统的安全性及可靠性，充分利用PLC的多种功能，进一步改善控制性能，防止控制系统的内外部干扰。使提升控制系统的速度图达到如图3-1所示的理想状态。
图3-1 理想速度[2]
三相异步电动机转速公式为（3-1）式：
n=60f/p(1-s) (3-1)
从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
矿井提升机是转子串电阻调速。为确保有足够的拉力，串电阻调速属于恒转矩调速。恒转矩调速是指电机高速、低速时输出转矩一样大，即高速时输出功率大，低速时输出功率小。恒转矩的特点是，不管电机的转速快还是慢，其转矩不变。
从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。
3.2 串电阻调速程序
因为继电器工作于高压状态，触点闭合时会有高压电弧产生，因此需要做消弧处理，串电阻调速消弧处理程序如图3-2所示：
图3-2 串电阻调速消弧程序
图3-3为串电阻调速程序：
图3-3串电阻调速程序
第4章提升机电控系统构成
4.1 引言
提升机电控系统可简单地划分为：控制系统（主控系统、辅控系统）、调速控制系统（调速系统、供电系统）、监控系统（上位机、操作台），提升机电控系统构成如图4-1所示。
图4-1 提升机电控系统构成
主控系统主要是指完成提升机从加速、等速、减速、爬行到停车整个运行过程的开关逻辑控制及其必要的保护并与其他子系统交换信号共同完成对提升机整机有效控制的系统。
辅控系统是指各路供电电源、控制回路的接口以及辅机系统的控制部分。对传统的继电器-接触器控制系统而言，还包括可调闸速度闭环环节、动力（低频）制动速度闭环环节（对交流提升机电控而言）、包络线速度保护环节和测速环节等。
调速系统是指根据控制系统的指令，作为执行机构最终对提升机的主拖动电机进行起停、加速、减速、稳速运行控制的系统。
监控系统是指对电控系统关键部件，包括提升机信号系统工作情况、提升机运行过程中关键参数、参量的曲线、以及司机操作的正确性进行监控和显示，并进行必要的记录以备需要查阅之需的系统。
操作台是电控系统的人机界面，担负着对提升机进行集中控制、监视、参量信号显示的重任。
因该控制线路大体可分为主回路、测速回路、安全回路、调绳闭锁回路、控制回路、可调闸控制回路、减速阶段过速保护控制回路、动力制动控制回路、自整角机深度指示器回路和辅助回路等10个部分，现分述主回路、测速回路、安全回路和控制回路。
4.2 主回路
主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头和装在司机操作台上的指示电流表和电压表等组成。地面变电所送来的二路6KV电源，一路工作，一路备用，经高压开关柜的隔离开关GLK、油开关、高压换向器线路接触器的主触头、正向(或反向)接触器后到主电机的定子。在高压开关柜内还设有电压互感器YH，失压脱扣线圈SYQ，电流互感器LH和过流脱扣线圈GL，用于失压或过流保护。在SYQ线圈回路中还串联接有紧急停车开关和换向器室栏栅门闭锁开关。用以人为的产生安全制动。当人员进入高压换向器室时栏栅门闭锁开关起安全闭锁作用。在LH回路中串入三相电流继电器，它有三个电流线圈，用来反映启动过程中电动机定子电流的变化，与时间继电器1sJ～10sJ配合，共同调节启动过程中的速度，实现以电流为主时间为辅的自动启动过程。
高压换向器由XLC、ZC、FC等三组接触器组成，用以改变主电机的旋转方向。正转时，XLC、ZC工作，反转时XLC、FC工作。
电动机转子回路接有外加金属电阻和加速晶闸管，用来获得电动不同的人工特性。
4.3 测速回路
测速回路就是把提升机的实际速度测量出来并转化为电量，以供给速度回路和一些以速度为函数的电器控制元件。
在传统的提升机控制中，速度信号的获得都来源于测速发电机，为模拟信号量。在PLC 控制系统中为了增强系统的保护功能，我们通过计数模块计算提升机运行速度。我们知道计数模块对位置脉冲的计数值代表了容器在井筒中的位置。不同时刻测得的脉冲差值即为位置变量△S，而△S与时刻的变量△T之比即为速度。基于这一原理，利用PLC具有软件可设置中断功能，通过中断程序来测速。
在测速回路中，有光电编码器，它与提升机主轴相连。卷筒旋转一周，光电编码器也旋转一周，产生固定数量的脉冲列: A，A-，B，B-。其中一组A，B脉冲信号作为提升机深度控制的输入信号。对光电编码器输出的脉冲计数可产生三个功能：1)通过旋转脉冲的累加值可确定提升容器在井筒中的行程；2）脉冲A，B之间相差90°电角度，通过判断其相位差的正负，可以确定提升机滚筒的旋转方向；3）通过测量旋转计数脉冲的频率，可确定实际提升速度[3]。
回路中还有低速继电器。它主要用于低速爬行。当提升机速度减小至继电器释放值时，它可以使高压换向器二次给电，提升机再次加速，当速度升高至其的吸合值时，它又使高压换向器(接触器)断电，切断电源而减速，由此实现脉动爬行。
另外，3个速度继电器，其触头分别接于加速接触器回路，以便在动力制动时按速度原则节转子电阻。为了使提升重物时动力制动减速和下放重物时动力制动加速，切换速度均能在特性曲线的临界值附近。
基于 PLC 的矿井提升机控制系统设计
2010-2-9 20:25:00 来源：
1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机（超过 70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a 为代 表）。tkd 控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经 过多年的发展，tkd-a 系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见， 它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事 故不断发生。采用 plc 技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经 验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。2 总体设计方案基于 plc 技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图 1 所示，要由以下 5 部分组成：高压主电路 （包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控 plc 电路、提升行程检测与显示电路、提 升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。
图 1 矿井交流提升机电控系统 框图 工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推 离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控 plc 通 过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启 动，然后依次切除 8 段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转 编码器跟随主电动机转动，输出 2 列 a/b 相脉冲，分别接到主控 plc 的高速计数器 hsc0 的 a/b 相脉冲输 入端，由主控 plc 根据 a/b 脉冲的相位关系，自动确定 hsc0 的加、减计数方式。根据 hsc0 的计数值，就 可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的 a 相脉冲，主控 plc 进行加计数。根据 hsc1 在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。 3 硬件设计 3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和 调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动 电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的 指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图 2 所示。
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 焦作华飞提升机电控系统 的安全保护 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5165-11 焦作华飞提升机电控系统的安全保 护 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 矿井提升机承担矿物提升、人员上下、材料运输等重大任务，它是整个矿井的枢纽，矿井提升电控是提升机的控制中心，控制系统的性能直接影响提升效率和安全，它是一个典型而复杂的控制系统。焦作华飞生产提升机电控系统著称，在这里面，可编程序控制器的作用可以说是表现得淋漓尽致，我们以可编程控制器为控制核心，建立安全回路双线制保护系统，在运行过程中有极高的可靠性和安全性。下面就安全保护的实现做简单的介绍： （1)高压断路器联锁保护高压断路器联锁保护为电源馈电柜过负荷和低电压保护的联锁，断路器常开点直接串联于安全回路，电源跳闸时动作于外部安全回路。高压换向柜门闭锁开关及紧急制动保护为防止
1、把电控箱通上电源，把操作旋钮打到手动位置；点动启动电机，观察电机旋向是否正确。（从风叶方向看为顺时针旋转） 2、弄清手动换向阀的三个位置：（1）拉向压力表端为松绳；（2）中位不通；（3）推向蓄能器端为紧绳。 3、压力调整，手动开动油泵，把手动换向阀手柄打在中间位置，把两个溢流阀的手柄都松开，手动按下电磁阀按钮通电，把手动换向阀打到张紧位置，缓慢调整系统溢流阀（在阀块上面），观察压力表指示针（黑色针），超过压力上限（红色针）一个格为宜，停止油泵后再重新启动油泵，缓慢调节工作压力溢流阀（侧面），等压力超过上限一格后停止，把两个溢流阀的调节螺栓锁紧，手动调整完成，把控制箱的操作旋钮打到自动位置启动完成即可。正常工作时，手动阀手柄必须打到张紧位置。 4、液压油缸的活塞杆伸出600～1000mm即可，不能太长，也不能太短，油压压力在9～12MPa之间，也可根据现场情况确定：（1）回柱绞车不能将油缸完全拉出，也不要让油缸完全缩回去；（2）皮带带载运行时不打滑即可。 5、收带时操作，机架托辊拆完后，皮带机开动，移动机尾，回柱绞车紧绳，紧绳时注意观察、听绞车电机是否有异响。如皮带机不开动，先移动机尾，让皮带完全松开，再紧拉紧绞车，预紧完成后再开动皮带机，开动回柱绞车，完成张紧。
提升机保护探讨 交流提升机可编程电控系统保护装置设置标准探讨 矿井提升电控系统是一个典型而复杂的控制和系统。在这里面，可编程序控制器的作用可以说是表现得淋漓尽致，当前，焦作华飞、中矿传动、洛阳矿机、天津民意等生产提升机电迭系统为著称的厂家无不以可编程控制器为控制核心。笔者曾多次跟随集团公司外出检查，常听说因可编程电控系统保护装置问题出现这样或那样的问题，甚至发生了提升事故，可以说，提升机可编程电控系统保护装置设置因厂家而异，有很大的随意性，国家也无相关的标准设计规范。因此，笔者说交流提升机可编程电控保护装置的设置作以下控讨。 1.交流提升机可编程电控系统的组成原则 按照原煤炭部西安会议精神要求，利用可编程控制器为控制核心的提升机电控系统应设置为双线制。笔者认为，电控系统具备两台可编程控制器不能就单纯地称双线制，提升机可编程电控系统应符合以下组成原则： （1） 组成双线制的两部可编程序控制器应相互补充、互相独立、互为备用。即正常时两台可编程器并列运行，其中一台可编程控制器故障时，另一部可编程控制器能够独立运行，完成提升任务。两台可编程控制器各有一套输出接口，能够相互切换。但是，两台可编程控制器有两套安全回路接点串联，单台运行时，另一台的安全回路自
矿井提升机电控系统原理设计 摘要 我国矿井提升机大多是采用交流异步电机拖动，其电气控制系统采用转子串、切电阻调速，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。本文以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为依据，对矿井交流提升机电控系统进行研究设计，由可编程控制器(PLC)代替继电器-接触器构成的逻辑控制装置。其中简单介绍了国内外矿井提升机发展概况，提升机机械结构、工作原理，分析了其技术经济性。对于PLC的控制原理及应用做了一般性的介绍。详述了提升机电控系统和调速原理，如：测速部分和保护部分。本文以TKD-NT 单绳缠绕式矿井提升机为例，提出了研究设计方案，并且在实践中成功实施。PLC电控系统实现了对提升过程的程序控制，精度高；实现了速度、电流以及矢量的数字交换等，对提升机进行闭环调节；实现行程、速度等重要参数及提升状态的监视；实现无触点控制，寿命长，可靠性大大提高，具有良好的控制监视系统；实现了显示、记录等有关数据的全部自动化。 关键词：矿井交流提升机，PLC，调速，电控技术研究
THE DESIGN OF ELECTRIC CONTROL SYSTEM BASED ON MINE ELEVATOR ABSTRACT In China, mine elevator whose electric control system uses speed regulation by means of stringing and slicing the rotor resistance, and it constitutes the logic control device by the relay and contactor adopting the means of the drive of AC asynchronous motor in most cases. This paper which studies and designs the electric control system of AC mine elevator, adopting PLC which takes the place of the logic control device constituted by the relay and contactor takes the security, reliability, high efficiency, economy as a starting point, and takes the reliability principle as the basis. There into, this paper gives a brief introduction on the development of mine elevator in home and abroad, its framework and theory, while doing some economic study. Then, it introduces the theory and application of PLC simply. On the side, it goes into particulars about electric control system, for example, speed measurement and safeguard. This paper sets TKD-NT elevator for an example, proposes the research and design plan which puts in practice successfully. The electric control system based on PLC has carried out the procedure control of hoist process and high accuracy, closed-cycle control of mine elevator through speed, electric current as well as digital switching of vector and so on, the monitor of important parameters such as the distance of travel, speed, the state of hoist. In addition, the system also has carried out contact less control, long life-span, reliability greatly improved, good control supervisory system and completely automation of relevant data’s demonstration, recording and so on. KEY WORDS: AC mine elevator, PLC, speed regulation, electric control
提升机电控系统 一、提升机控制系统组成 本系统装置适用于煤矿等行业的提升机控制。对现在沿用的TKD系统进行技术改造或控制设备更新尤为适用。 （1）使用范围 ①环境温度-5℃－+40℃ ②相对湿度不超过90％（+20℃） ③其周围环境空气中没有导电尘埃和绝缘材料的气体和微粒，无爆炸性气体和煤尘； ④没有剧烈振动、冲击的场所 ⑤没有高温、结霜、雨淋的场所 二、矿井提升机控制系统的功能 （1）手动和半自动功能 系统有手动和半自动两种运行功能，在半自动状态下，提升机的启动由主令手动给定速度，等运行到变坡点后通过司机按半自动运行按钮实现半自动运行，半自动运行时等速、减速及停车按预先设定的速度图运行；在手动状态下，提升机在操作司机的控制下运行。 （2）半自动验绳、半自动检修运行功能、应急开车方式 验绳时提升机的速度由PLC数字输出给变频器一个恒速(0.37m/s)运行命令，设备的起停和方向由司机操纵主令手柄控制。 半自动检修运行时，提升机的速度由PLC数字输出给变频器一个恒速(0.37m/s)运行命令，设备的起停和方向由司机操纵主令手柄控制。 应急开车只用在有一套PLC系统发生故障时运行。此时系统完全由一台PLC控制且各种保护具备，绞车能在限定的速度(0.37m/s)下由司机手动完成本次提升。 （3）测速及容器位置指示 安装在提升机上的两个轴编码器输出的数字脉冲与主电动机的转速成正比，一个用于提升机速度和行程的显示，另一个用于速度保护，两个轴编码器相互监测，如果一个失效，将切换到另一个进行提升机速度和行程的显示和速度保护。 （4）保护及联锁功能 ①首次上电或故障时安全继电器断电后，只有提升机在主令零位紧闸位才能再次接通安全继电器，当有故障时安全继电器断电后，配合液压站安全阀使提升机实现一级或二级制动；，工作闸继电器及制动油泵等控制回路断电，使制动油压降为零。 ②任何情况下，只有提升机在主令零位紧闸位才能接收到开车信号，只有当司机接到开车信号后，才能起动提升机使其运行。 ③当提升过程中发生润滑油压力过高、过低，润滑油温高、液压站油温高时、上位机和操作台上均有相应的一次提升故障信息显示，点亮相应信号灯，告知司机可以完成本次提升工作。当故障解除后才允许司机进行下一次提升工作。 ④当提升机因发生故障在中途停车，工控机上有相应的故障信息显示，排除故障后允许司机选择方向开车。 ⑤全矿停电时，由PLC保证提升机能实现二级制动，并作好提升机的后备保护。
学士学位论文 矿井提升机直流电控系统设计 作者姓名：董佩 导师姓名：张开如 专业名称：自动化 所在学院：信息与电气工程学院 山东科技大学 2009年6月
摘要 矿井直流提升机电控系统由直流电动机、卷筒、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操作系统等组成。与传统提升机电控系统相比，该系统具有单机容量大、体积小、重量轻、起动平滑性好、调速范围宽、精度高和安全可靠性高等优点。本文主要介绍该系统的硬件电路设计、保护电路的设计和系统的工作原理。 根据课题的设计要求，本系统从主电路结构的选择和计算、控制方案的选择、保护电路的设计和系统的动静态特性的分析计算等方面出发，进行矿井直流提升机电控系统的设计。该系统能完成对矿井直流提升机的起动、加速运行、匀速运行、减速运行和回馈制动的控制，并且可以实现提升机的四象限运行。 关键词：提升机电控系统磁场可逆逻辑无环流
ABSTRACT The mine DC hoist electric control system consists of the DC motor, drum, brake system, in-depth instruction systems, gun systems and operating systems and so on. With the traditional mechanical and electrical control system upgrade; this system has a single large capacity, small size, light weight, a good smooth start-up feature, high precision and high security and reliability. This paper describes hardware circuit design, protection circuit design and the working principle of the system. In accordance with the design requirements of the subject, the design of the mine DC hoist electric control system is from the choice and calculation of the main circuit of the system, the choice of the control program, the design of the protection system and system analysis and calculation of static and dynamic characteristics. The system is able to complete the start, the running of speed up, uniform running, deceleration running and feedback control, furthermore it can run in the four quadrants. Key words：Hoist The electric control system Reversible magnetic field The logic of non-circulation
隔爆兼本安型全数字矿井提升机 变频调速电控系统 技术培训 一、目录 ?系统概述 ?系统组成 ?变频调速系统 ?PLC控制系统 ?提升信号系统 一、系统概述 1 ,变频绞车 煤矿井下斜井绞车，以前主要是以交流异步电机转子串电阻调速绞车 (电气拖动）,液压绞车(液压拖动)等几种方式为主，但这些设备在安全可 靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。 串电阻调速主要缺陷有: 1),属于有级调速, 开环运行,因而调速精度低,特别是在出现负力提升 时,要由司机判断速度来人为投入低频或动力制动装置,因而很不安全。 2),转子串入附加电阻后，电机机械特性很软，低速运行时负载稍有变 化转速波动很大。 3),电机低速运行时效率很低，电动机电磁功率中的转差功率全部转化 为转子回路中的铜耗以发热的形式消耗掉，浪费了大量的电能。 4),由于电机转子回路串有大量金属电阻,在运行中电阻散发出大量热 量，造成电阻箱变形失爆。 5),安装大量的金属电阻,大大增加了电控峒室的面积,也大大增加了峒 室的开拓费用。 液压绞车在一定程度上解决了串电阻调速的缺点,但是在使用过程中,发现液压绞车易漏油,噪声大,传动效率低,维修工作量大,液压马达故障率高等问题,这些问题都造成系统后期的运行费用很高,因而液压绞车并不是煤矿安全生产的最佳产品。 防爆变频绞车的问世,使矿井提升机的装备水平发生了质的变化。目前变频绞车已成为市场的主导产品，其主要特点如下： 1),结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。 2),安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。 3),变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、节能明显等。 4),采用双PLC控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。 5),操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护 2 ,用途及适用范围 变频绞车电控系统,适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用,也适合于对老绞车电控系统的技术改造。 变频绞车电控设备适用于以下场所： 1),海拔高度不超过1000米,如超过这个海拔高度,元器件在功率、容量方面应按海拔高度的增加,适当降容使用。
矿用提升机电控装置通用安全要求 （试行） 1 产品名称型号 名称：提升机电控装置 型号：ZTK□ Z－装置类，T－提升，K－电控、□－产品设计序号，如（A）、（B）等。 2 主要技术指标 应包括以下技术指标： 电控箱额定输入电流、额定输入电压； 3 基本组成 矿用提升机电控装置一般由矿用可编程控制箱、操作台、显示屏、速度传感器、行程开关、压力传感器等组成。产品企业标准中应列出各组成部件的名称、型号。 4 主要安全技术要求 4.1 基本要求 4.1.1 装置的控制核心应包含两套PLC系统和两套测速装置。其中一套PLC系统及测速装置用来完成提升机的主控功能，另一套用来完成提升机的监控功能。两套PLC系统通过实时数据交换，完成相互监控。两套PLC的开关量输入端口不少于38个。开关量输出端口应根据矿用操作台显示方式的不同分别加以规定，但不应少于20个。模拟量输入通道数不少于5路，模拟量输出通道数不少于5路。 4.1.2 装置中的“安全回路”应采用硬软件冗余设计和“双线制”设计。硬软件“安全回路”应相互闭锁，同时动作。重大故障如过卷、超速、限速、减速等应采用多
4.1.3 装置除应具备正常操作功能外，还应具备检修控制方式。装置应能对提升机安全保护功能进行模拟测试。 4.1.4 装置应能具备提升机的行程监控（行程保护、位置控制）和速度监控（速度保护和速度控制）功能。应具备测速装置之间的相互监控。 4.1.5 装置应具备《煤矿安全规程》规定提升机系统必须具备的各种保护功能。 4.1.6 装置应能对调速系统实行速度控制与故障监控。 4.1.7 装置应能实现与提升机信号系统之间的相互闭锁。 4.1.8 装置应能满足提升机制动系统中工作闸与安全闸的控制与保护要求。 4.1.9 装置应具备直接对提升机辅助设备如制动油泵、润滑油泵、主电机风机等的控制功能，同时宜具有对这些设备的供电、保护功能。 4.1.10 装置应具备与前级馈电开关的闭锁功能。 4.1.11 装置应具有完备的显示功能。如对提升机的行程、速度、电机电流、电机温度、工作闸电流、制动油压及各种故障与运行状态进行显示，还应具有故障记忆功能及提升机速度、电流趋势图显示功能。 4.2 电气联锁 产品标准中应保证产品能全面地保护提升机安全运行。 4.2.1 手柄零位与安全回路联锁：只有制动手柄和主令手柄都在零位时，安全回路才能复位； 4.2.2 允许开车信号与提升机开车回路联锁：不发“允许开车”信号，提升机不能启动； 4.2.3 信号系统紧急停车与安全回路联锁：信号系统按下紧急停车按钮后，提升机应实施安全制动； 4.2.4 液压站故障与提升机开车回路联锁：液压站出现过温等故障时，应有报警显示，完成本次提升后，自动锁定； 4.2.5 润滑站故障与提升机开车回路联锁：润滑站过压、欠压或过温时，应有报警显示，完成本次提升后，自动锁定； 4.2.6 主电机等设备过温时，应有报警显示，完成本次提升后，自动锁定； 4.2.7 制动闸间隙超标时，应有声光报警显示,完成本次提升后，自动锁定；4.2.8 过卷方向与开车方向闭锁：提升容器过卷时，提升机只能向过卷的反方向
某煤矿变频提升电控系统改造方案 一、引言 湖南某煤矿4 矿提升机系统现有主井提升电控系统均为交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统。这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，低速运行到终点时易出现“过卷”现象，故障率高，运行效率低等缺点，矿用生产是24 小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。集团公司领导下决心对该提升机电控系统进行改造。 因此该煤矿提升机系统拟对原有提升控制系统进行变频改造，改造后的系统采用变频调速控制，针对此低压变频改造工程，武汉市通益电气有限公司通过对生产工艺流程、现场使用条件的充分调研和反复研讨、论证，认为采用武汉市通益电气有限公司生产的 TYCHON系列高压变频器完 全能满足要求，制定出如下技术方案，此方案具有以下特点： 优良的调速性能，可完全满足生产工艺要求； 良好的节能效果，可提高系统运行效率； 实现电机软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命； 系统安全、可靠，确保负载连续运行； 控制方便、灵活，自动化水平高，可以灵活的扩充上位机，方便实现DCS空制； 纤小的设备体积，可以有效的缩小设备占地面积，便于集中控制。 二、对高压变频器的要求由于提升类负载对变频器有着不少特殊的要求，所以一般 普通变频器不可能直接用到提升机上。提升机对变频器要求有以下主要特点： （1）要求可靠性高； （2）要求能实现四象限运行，解决能量回馈； （3）要求有完善的数字控制功能； （4）技术指标要求高（例如启动转矩 2 倍以上，150%额定电流以下连续运行，200%额定电流 一分钟保护）； （5）要求适应恶劣的使用环境； （6）要求标准的数字通信接口； （7）运行速度曲线成S形，加减速平滑。 三、原矿山提升机调速系统简介该煤矿4矿提升机系统现有主井提升电控系统均为 交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统。 设备存在的问题突出表现在： （1）串联电阻调速，其调速呈跳跃状有级调速，使得减速机齿轮，天轮，矿车与轨道之间，在加减速运行阶段均受到冲击力的作用，使设备易损坏，钢丝绳易疲劳，导致维修量大，检修费用增加。如2007 年年终检修中发现：一矿地面绞车减速箱三档低速齿因受巨大冲击力矩使齿轮崩裂；四矿地面绞车减速箱一档高速齿轮轴齿尖崩裂；仅此两项维修材料费用高达45 万元。 （2）串联电阻调速，使得矿车起动，调速，减速或长时间开慢车时，大部分电能白白消耗在电阻器上；当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，如发生斜井掉道时，绞车难以启动，易发生溜车事故，如处理不当极易发生人身伤亡事故。 (3)能耗高，低速时机械特性软。因为转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中的能量比例越大。
矿用提升机电控装置通用安全要求 1 产品名称型号 名称：提升机电控装置 型号：ZTK□ Z－装置类，T－提升，K－电控，□--传动系统：直流（Z）、变频（P）、交流（J）。 2 主要技术指标 应包括以下技术指标： 电控装置额定输入电流、额定输入电压；适应电机功率等。 3 适用范围及基本组成 矿用提升机电控装置适用于非防爆要求的煤矿、金属和非金属矿山场所中单绳缠绕式和多绳摩擦式矿用提升机。 矿用提升机电控装置一般由传动装置、操作台、显示屏、速度传感器、行程开关、压力传感器等组成。产品企业标准中应列出各组成部件的名称、型号。 （因为有的厂家可编程不单独装箱，可编程控制箱不做硬性规定） 4 主要安全技术要求 4.1 基本要求 4.1.1 装置的控制核心应包含两套PLC系统和两套测速装置。其中一套PLC系统及测速装置用来完成提升机的主控功能，另一套用来完成提升机的监控功能。两套PLC系统通过实时数据交换，完成相互监控。两套PLC的开关量输入端口不少于38个。开关量输出端口应根据矿用操作台显示方式的不同分别加以规定，
但不应少于20个。模拟量输入通道数不少于5路，模拟量输出通道数不少于5路。 4.1.2 装置中的“安全回路”应采用硬软件冗余设计和“双线制”设计。硬软件“安全回路”应相互闭锁，同时动作。重大故障如过卷、超速、限速、减速等应采用多重保护，并具有失电断开特性。 4.1.3 装置除应具备正常操作功能外，还应具备检修控制方式。装置应能对提升机安全保护功能进行模拟测试。 4.1.4 装置应能具备提升机的行程监控（行程保护、位置控制）和速度监控（速度保护和速度控制）功能。应具备测速装置之间的相互监控。 4.1.5 装置应具备《煤矿安全规程》规定提升机系统必须具备的各种保护功能。 4.1.6 装置应能对调速系统实行速度控制与故障监控。 4.1.7 装置应能实现与提升机信号系统之间的相互闭锁。 4.1.8 装置应能满足提升机制动系统中工作闸与安全闸的控制与保护要求。 4.1.9 装置应具备直接对提升机辅助设备如制动油泵、润滑油泵、主电机风机等的控制功能，同时宜具有对这些设备的供电、保护功能。 4.1.10 装置应具备与前级馈电开关的闭锁功能（失压保护）。 4.1.11 装置应具有完备的显示功能。如对提升机的行程、速度、电机电流、电机温度、工作闸电流、供电电源电压、制动油压及各种故障与运行状态进行显示，还应具有故障记忆功能及提升机速度、工作闸电流、电流趋势图显示等功能。 4.2 电气联锁 产品标准中应保证产品能全面地保护提升机安全运行。 4.2.1 手柄零位与安全回路联锁：只有制动手柄和主令手柄都在零位时，安全回
本科生毕业设计（论文） 题目：矿井提升机电控制系统设计 学生姓名： 系别： 专业年级： 指导教师： 2011年 6 月 20 日
摘要 煤矿矿井提升机是煤矿的重要设备，随着计算机和PLC技术的不断进步，采用先进的控制技术来改造传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到很大的改善，其控制系统的技术性能和可靠性直接影响煤矿的安全生产。本文采用PLC技术对TKD-A电控系统进行改造，保持原操作方式、按钮、开关、主令控制器作用不变，使用户使用方便，不需要适应期。同时可以利用PLC的高速计数功能、信号显示功能等来增加一些新的控制功能，系统安全性也将大大提高，运行更加平稳、准确。改造后的系统能够满足矿山生产的苛刻要求，而且投资相对较少，性价比较高，具有很强的实用价值。 关键词：矿井提升机；PLC；电控系统
ABSTRACT Mine hoist is a important equipment in mining operation，with the development of computer science and PLC technology，advanced electronic controlling technology has been applied in control system upgrading .The technical performance and reliability of the mine hoist control system directly relate to the mine production safety.The paper presents a innovative design，which integrates the PLC technology into the TKD-A system while keeps its original operation mode，buttons，switches and master controller.This will be convenient for user's operation and utilize PLC high speed counting function and signal indication function.The new design will greatly improve the system safety.The modified TKD-A system can run in a more stable and accurate condition and meet strict requirements of practical mine production.Extra investment of the new system is comparatively small.Therefore，it is a kinds of cost effective design，which deserve to be generalized. Key words: Shaft hoist ；PLC ；Electrically controlled system
提升机电气控制十大安全保护 矿井提升PLC可编程电控系统是一个典型而复杂的控制和系统。目前，北京企宜同创、洛阳源创、中信自动化、天津深蓝等生产提升PLC电控系统厂家，在集团内部矿山采用。笔者通过参加集团公司检查，发现提升机PLC电控系统保护装置的设置因厂家不同而存在差异，有很大的随意性，国家无相关的标准设计规范。 1.提升机PLC可编程电控系统的组成原则 利用PLC可编程控制器为控制核心的提升机电控系统应设置为双线制。笔者认为，电控系统具备两台可编程控制器不能就单纯地称双线制，提升机可编程电控系统应符合以下组成原则： （1）组成双线制的两部可编程序控制器应相互补充、互相独立、互为备用。即正常时两台可编程器并列运行，其中一台可编程控制器故障时，另一部可编程控制器能够独立运行，完成提升任务。两台可编程控制器各有一套输出接口，能够相互切换。但是，两台可编程控制器有两套安全回路接点串联，单台运行时，另一台的安全回路自动屏蔽。现在，国内提升机电控均不能满足此种要求： （2）双线制的两台可编程控制器不应有过多的共享数据。对于一台可编程控制器故障后，通过简单外部设置应能够屏蔽数据，同时，可以屏蔽通信协议。对于利用可编程控制器组成局域岗的电控系统，通信协议还可重新自动设置。 （3）可编程控制器的最大优点就是利用计算机技术取代了模拟量和时间继电器减少了调试环节，增加了控制的灵活性，减少了现场布线。但是，对于一个些外部开关器什形成的保护接点不应接入可编程控制器，而应直接接入实际控制回路。无需调节的接点经过可编程控制器“二传手”控制，往往会发生不必要的事故。为增强显示功能，外部开关器件可提供多对接点，其中一对接点输入至可编程控制器。 2《煤矿安全规程》（2001版）要求的九大保护装置 （1）防止过卷装置 防止过卷装置应设置为四线制，即可编程电控系统主控机、监控制分别由各自获得的脉冲行程计算出一个过卷保护点，输出串接于内部安全回路；同时井架和深度指示器又各自形成两套实际过卷装置，其接点直接串接于外部安全回路中。大部分矿井都将实际过卷接点输入至可编程控制器，然后返回控制，笔者认为不可取，原则上，四线制过卷保护装置过卷数据应以到位点为累加数据基础点，不应全行程进行累加。受深度指示器螺杆传动误差影
基于PLC的矿井提升机控制系统设计
基于PLC的矿井提升机控制系统设计 2010-2-9 20:25:00 来源： 1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机（超过70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a 为代表）。tkd控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，tkd-a系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。采用plc技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。 2 总体设计方案基于plc技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图1所示，要由以下5部分组成：高压主电路（包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控plc电路、提升行程检测与显示电路、提升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。 图1 矿井交流提升机 电控系统框图 工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控plc通过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启动，然后依次切除8段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转编码器跟随主电动机转动，输出2列a/b相脉冲，分别接到主控plc的高速计数器hsc0的a/b相脉冲输入端，由主控plc根据a/b脉冲的相位关系，自动确定hsc0的加、减计数方式。根据hsc0的计数值，就可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的a相脉冲，主控plc进行加计数。根据hsc1在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。 3 硬件设计 3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图2所示。
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 焦作华飞提升机电控系统的安全 保护(最新版)
焦作华飞提升机电控系统的安全保护(最新 版) 导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 矿井提升机承担矿物提升、人员上下、材料运输等重大任务，它是整个矿井的枢纽，矿井提升电控是提升机的控制中心，控制系统的性能直接影响提升效率和安全，它是一个典型而复杂的控制系统。焦作华飞生产提升机电控系统著称，在这里面，可编程序控制器的作用可以说是表现得淋漓尽致，我们以可编程控制器为控制核心，建立安全回路双线制保护系统，在运行过程中有极高的可靠性和安全性。下面就安全保护的实现做简单的介绍： （1)高压断路器联锁保护高压断路器联锁保护为电源馈电柜过负荷和低电压保护的联锁，断路器常开点直接串联于安全回路，电源跳闸时动作于外部安全回路。高压换向柜门闭锁开关及紧急制动保护为防止工作人员误操作和特殊状况下司机采取紧急措施，高压换向柜门闭锁开关常开点和脚踏紧急制动开关常闭点串接于高压断路器失压回路，高压断路器跳闸后动作于外部安全回路。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/9511415643.html, 矿井提升机电控系统设计 作者：王维 来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第05期 摘要：提升机电控系统能够平稳运行直接关系到提升机的提升运输效果。文中在对常用 的交流变频调速、直流可逆变调速方式进行对比分析基础上，根据矿井实际，选择直流可逆变调速方式对提升机电控系统进行设计。并具体阐述了电控系统的结构组成以及运行特点。设计的电控系统现场较为稳定，控制效果較好，能够确保提升机安全、平稳、高效运行。 关键词：提升机；电控系统；矿井运输 随着煤炭开采的技术的不断提升，对矿用提升机的有了更高的要求，特别是提升机的电控系统，对保证提升效率以及提升安全具有重要的影响[1-2]。良好的提升机电控系统可以在故障发生前就做出预警，并自动制动，降低提升机故障给矿井安全生产带来的不利影响[3]。提高 提升机电控系统稳定性对促进矿井的生产具有明显的现实意义[4-5]。以山西某矿提升机为研究对象，采用直流可逆调速系统对提升机运行进行控制，现场实践取得较好应用效果。 1 概述 山西某矿设计生产能力为300万t/a，采用立井开拓方式。主井作为主要的运输通道，深 度为250m，采用的提升机型号为JKMD3.5X4，功率为2240kW。提升机正常工作时，电机的转速在45r/min。提升机的提升速度为3.5m/s。 2 常用电控系统分析 现阶段，我国矿用提升机电控系统常用的技术方法为交流变频调速以及直流可逆变调速方式，具体需要根据现场实际情况进行选择。上述两种方式均可以强化操作人员对提升机的控制，提高设备的安全性及稳定性。 2.1 交流变频调速 在对驱动电机输出功率在600kW～2000kW时，常用的电控系统方式为交流变频调速。在进行方案设计时一般会采用高压变频器，通过异步电机对提升机运行、调速进行控制。主要的设备有变频调速柜（变频器、驱动电机转子以及变频单元等构成），操控台（信号输入及输出单元、操控单元等构成）。该种操控方式操作过程以及设备组成都较为简单。 通过上述公式可以看出，主需要改变输入电流的频率F就可以改变驱动电机的运转速度N。因此，只需要通过主控制台向变频柜发出模拟量信号以及开关量信号，改变控制柜内变频器输出的电源频率，就可以实现对提升机运行速度调整的目的。变频器通常采用的变频技术为
提升机电气控制十大安全保护矿井提升PLC可编程电控系统是一个典型而复杂的控制和系统。目前，北京企宜同创、洛阳源创、中信自动化、天津深蓝等生产提升PLC电控系统厂家，在集团内部矿山采用。笔者通过参加集团公司检查，发现提升机PLC电控系统保护装置的设置因厂家不同而存在差异，有很大的随意性，国家无相关的标准设计规范。 1.提升机PLC可编程电控系统的组成原则 利用PLC可编程控制器为控制核心的提升机电控系统应设置为双线制。笔者认为，电控系统具备两台可编程控制器不能就单纯地称双线制，提升机可编程电控系统应符合以下组成原则： （1）组成双线制的两部可编程序控制器应相互补充、互相独立、互为备用。即正常时两台可编程器并列运行，其中一台可编程控制器故障时，另一部可编程控制器能够独立运行，完成提升任务。两台可编程控制器各有一套输出接口，能够相互切换。但是，两台可编程控制器有两套安全回路接点串联，单台运行时，另一台的安全回路自动屏蔽。现在，国内提升机电控均不能满足此种要求： （2）双线制的两台可编程控制器不应有过多的共享数据。对于一台可编程控制器故障后，通过简单外部设置应能
够屏蔽数据，同时，可以屏蔽通信协议。对于利用可编程控制器组成局域岗的电控系统，通信协议还可重新自动设置。 （3）可编程控制器的最大优点就是利用计算机技术取代了模拟量和时间继电器减少了调试环节，增加了控制的灵活性，减少了现场布线。但是，对于一个些外部开关器什形成的保护接点不应接入可编程控制器，而应直接接入实际控制回路。无需调节的接点经过可编程控制器“二传手”控制，往往会发生不必要的事故。为增强显示功能，外部开关器件可提供多对接点，其中一对接点输入至可编程控制器。 2《煤矿安全规程》（2001版）要求的九大保护装置 （1）防止过卷装置 防止过卷装置应设置为四线制，即可编程电控系统主控机、监控制分别由各自获得的脉冲行程计算出一个过卷保护点，输出串接于内部安全回路；同时井架和深度指示器又各自形成两套实际过卷装置，其接点直接串接于外部安全回路中。大部分矿井都将实际过卷接点输入至可编程控制器，然后返回控制，笔者认为不可取，原则上，四线制过卷保护装置过卷数据应以到位点为累加数据基础点，不应全行程进行累加。受深度指示器螺杆传动误差影响，深度指示器过卷保护装置可靠性最差。 （2）防止过速装置 防止过速装置通常设置为双线制，即由可编程电控系统