【正文】 正常加速、等速、減速和低速爬行五個(gè)階段的變化，要完成提升機(jī)運(yùn)行速度的控制，則必須有一個(gè)按上述要求確定的可靠的速度參考信號(hào)，即調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的“速度給定信號(hào)”，才能保證安全可靠和準(zhǔn)確高效地完成提升仟?jiǎng)?wù)。為礦山進(jìn)一步實(shí)那數(shù)據(jù)采集離散化、設(shè)備控制智能化、調(diào)度操作集中化、生產(chǎn)管理信息化、辦公管理自動(dòng)化等綜合自動(dòng)化礦井打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)3 礦井提升機(jī) PLC 保護(hù)與控制系統(tǒng)功能定義控制系統(tǒng)功能有主令操作控制和保護(hù)監(jiān)視控制。它的缺點(diǎn)是對(duì)交流電網(wǎng)的無功沖擊大，因而產(chǎn)生較大的啟動(dòng)壓降；它的高次諧波會(huì)引起交流電網(wǎng)電壓正弦波形的畸變，干擾其他用電設(shè)備；運(yùn)行功率因數(shù)低；等等。由于交流傳動(dòng)受主電動(dòng)機(jī)和控制設(shè)備制造容量的限制，所以，對(duì)要求提升容量大、速度高的大型礦井，一般采用直流傳動(dòng)裝置?？捎么蛴C(jī)將存入保護(hù)裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)打印出來。此時(shí)電動(dòng)機(jī)仍處于電動(dòng)狀態(tài)，只不過產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以使提升系統(tǒng)按要求的減速度減速，避免減速度過大。（2） 電動(dòng)機(jī)存在兩種運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況的不同，電動(dòng)機(jī)軸上的受力方向有時(shí)與容器的運(yùn)動(dòng)方向相反，如向上提升重物，就需要電動(dòng)機(jī)發(fā)出拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即為電動(dòng)狀態(tài)，我們稱之為正力。圖 2—3 為提升機(jī)的五階段速度圖。單純纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來確定的。制動(dòng)系統(tǒng)不但需要在提升機(jī)停車時(shí)牢固的閘住提升機(jī)卷筒，還需要參與提升機(jī)的速度控制，保持提升運(yùn)行的速度不偏離預(yù)設(shè)的數(shù)值，同時(shí)在雙滾筒提升機(jī)中，制動(dòng)系統(tǒng)還被用來調(diào)節(jié)鋼絲繩的長(zhǎng)度 [8]。2)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)：由減速器和連軸器組成。也可采用斜井箕斗提升，具有生產(chǎn)能力大、裝卸載自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。我國的提升機(jī)的分類（按提升機(jī)類型分）主要如下： 可分離式單卷筒單繩纏繞式 纏繞式提升機(jī) 雙卷筒多繩纏繞式—布雷爾式（Blair）礦井提升機(jī)單繩摩擦式 塔式摩擦式提升機(jī) —多繩摩擦式 落地式纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)二者都可以用于主井或副井提升。它在礦井生產(chǎn)中占有極其重要的地位。電控系統(tǒng)主要以 TKD 交流拖動(dòng)為代表，主令操作及故障監(jiān)控仍采用傳統(tǒng)的繼電器控制線路，每臺(tái)提升機(jī)需要數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)觸點(diǎn)的繼電器，系統(tǒng)可靠性差，故障率高，且不易維修，數(shù)目眾多的控制線要和各種動(dòng)力電纜通過狹小的井筒空間并行下井，安全性差，電磁干擾大。顯示功能包括接地故障監(jiān)控，過速，減速段過速，過卷及制動(dòng)五種；(5)繩張力顯示等 14 種顯示功能，使用戶一目了然。如：(1)制動(dòng)系統(tǒng)故障保護(hù)：當(dāng)制動(dòng)閘發(fā)生故障，閘襯磨損、閘盤變形、低油位以及制動(dòng)油泵、冷卻風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷等故障出現(xiàn)時(shí)均產(chǎn)生緊急停車；(2)全程的過速保護(hù)電路：包括加速區(qū)和全速區(qū)的過速保護(hù)，自動(dòng)減速區(qū)的過速保護(hù)，爬行速度區(qū)的過速保護(hù)，當(dāng)提升機(jī)在井筒中任何位置，速度超過額定速度的 15%時(shí)，過速繼電器動(dòng)作，產(chǎn)生緊急停車。操作、監(jiān)控和安全保護(hù)系統(tǒng)選用可編程控制器。對(duì)原有提升機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代。雖然礦井提升機(jī)本身有一些保護(hù)措施，但由于采礦作業(yè)的復(fù)雜性、環(huán)境的惡劣性和研究的局限性，有些保護(hù)措施未達(dá)到預(yù)期效果，致使煤礦生產(chǎn)中仍有不少由于提升系統(tǒng)造成的重大人員傷亡和設(shè)備損壞事故的發(fā)生，因此，素有“礦山咽喉”之稱。關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)； PLC； 保護(hù)控制ABSTRACTThe mine hoist is intituled as the throat of mine, and it is the most vitalequipment in mine. The safety and security is the most vital to mine hoist. So, the security is the key to elevator.The electromotion change along with distance and energy, and the characteristic of electric power drive is very plex. The electromotion move frequently positive and negative, and always run pass load, and electromotion and apply the brake transform continually. Along with the development and lication of puter and programmable logical controller, the controller of mine elevator e forth new visage, the level of automatization and safety and security arrived at the new altitude, and provided a new and modern manage and monitor means.This paper elaborated the classification of direct current mine hoist and its constitute and work principle. set out from The actual problem of mine hoist electricity controller system existence to solution. give the function definition of mine hoists’ PLC protection and control system, including route of travel control, safe protection and assistance system control. Softwave configuration and hardwave configuration of the PLC system are pleted ,and PLC program was designed to achieve some protection functions. The highlight is illustrating the double－line protection circuit of hoist which include the safety circuit of relay and the safety circuit of PLC.The paper carried on an outlook to the development of mine hoist electricity to control system.Keywords:Mine hoist。提升機(jī)運(yùn)行的安全性與可靠性對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)至關(guān)重要。對(duì) PLC 系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件配置，并設(shè)計(jì)了 PLC 軟件，實(shí)現(xiàn)了部分保護(hù)控制功能。礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復(fù)運(yùn)行，完成提升或下放任務(wù)。當(dāng)前，我國有一大批老的提升設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入“損耗故障期” ，故障率增多，從而如果要全部更新，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)很重，根本不可能。與繼電器控制系統(tǒng)相比，控制功能更加合理、完善，現(xiàn)場(chǎng)使用與操作更加方便、靈活，收到了良好效果。下面簡(jiǎn)單介紹一下瑞典、德國和法國的提升機(jī)速度監(jiān)控系統(tǒng)?？刂铺幚碚究蓪?shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的邏輯過程控制功能和模擬量的檢測(cè)，運(yùn)算和調(diào)節(jié)功能。我國也有一些大型礦井引進(jìn)了國外的提升系統(tǒng)，但由于國外公司都有技術(shù)保密制度，其核心技術(shù)(如程序等) 無法掌握，在使用、維修和零部件的供應(yīng)上都受到限制?？刂葡到y(tǒng)采用了雙線制保護(hù)策略，包括繼電器安全回路和 PLC 安全回路。國外礦用提升機(jī)的研究比較先進(jìn)，并能及時(shí)地將研究的成果運(yùn)用到礦用提升機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)中。按拖動(dòng)方式可分為：交流提升設(shè)備和直流提升設(shè)備(其中又有電動(dòng)一發(fā)電機(jī)組供電與可控硅供電之分)。礦井提升系統(tǒng)也可分為兩大類，即用以提升煤炭、礦石的主井箕斗提升系統(tǒng)和完成其它輔助任務(wù)的副井罐籠提升系統(tǒng)。4)拖動(dòng)控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)：包括主拖動(dòng)電機(jī)和微拖動(dòng)電機(jī)、電氣控制系統(tǒng)以及由PLC 控制的保護(hù)系統(tǒng)。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根鋼絲繩便經(jīng)過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里做上下運(yùn)動(dòng)。與單繩纏繞式相比較，鋼絲繩與摩擦筒的直徑都有明顯的減小 [27]。（5） 停車休止階段 t5：此時(shí)提升機(jī)剎車，停止運(yùn)行。負(fù)力減速。提升容器位置(深度、斜坡長(zhǎng))顯示—對(duì)容器在井筒中運(yùn)行位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。自動(dòng)減速—容器到達(dá)減速點(diǎn)時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)出自動(dòng)減速控制信號(hào)并有聲光提示。過卷保護(hù)—過卷保護(hù)是礦井提升機(jī)所有保護(hù)中的最后一道安全保護(hù)，在礦井提升機(jī)前面的安全保護(hù)失靈后，過卷保護(hù)發(fā)揮作用，實(shí)施安全保護(hù)。我國在 20 世紀(jì) 50—60 年代，一般采用交流傳動(dòng)方式。負(fù)力減速時(shí)可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能返回電網(wǎng)。隨著世界電力半導(dǎo)體技術(shù)和交流同步機(jī)傳動(dòng)的開發(fā)和生產(chǎn)，礦井提升機(jī)傳動(dòng)裝置又向交流傳動(dòng)方式發(fā)展。實(shí)質(zhì)上就是位置控制,保證提升容器在預(yù)定地點(diǎn)準(zhǔn)確停車。 為了改善提升系統(tǒng)的運(yùn)行性能，近年來在速度給定電路中增加了加速度變化率限制環(huán)節(jié)，即不但要限制加速度 a，而且還要限制加速度的導(dǎo)數(shù) da/dt，為了使提升系統(tǒng)更加安全可靠地運(yùn)行，有的提升機(jī)速度給定電路中采用行程給定和時(shí)間給定串級(jí)連接。而 AE 段折合的運(yùn)行距離△h 為：△h= tVEA)(21?式中 t——A 點(diǎn)減至 E 點(diǎn)所需時(shí)間，t＝ ()/=??2/a則：△h= （10+）=由于減速點(diǎn) A 到停車點(diǎn) E 的距離是一點(diǎn)的，減速段距離減少 。圖 3—3 時(shí)間給定速度圖 仍如上例，提升機(jī)設(shè)計(jì)速度 Vm＝，減速度 a ＝ m/s ，爬行速度 Vp = 22 m/s，若按最大速度下最短周期的情況考慮，則減速點(diǎn)到停車點(diǎn)距離△S = =50 m，運(yùn)行時(shí)間 t＝ ＝10 s。速度偏差為 m/s。因此，這里所采取的行程原則是提升機(jī)到減速點(diǎn)后，并不立即減速而是等待一段時(shí)間，當(dāng)檢測(cè)到實(shí)際減速值時(shí)，才升始減速，這就相當(dāng)于根據(jù)等速段的實(shí)際速度值把減速點(diǎn)適當(dāng)后移。究其原因，主要是這種折線形速度圖的速度過渡不平滑，在速度的變化轉(zhuǎn)折處加速度變化率過大而造成的。下面就 Vm 值變化分析給出校正方案。 保護(hù)系統(tǒng) PLC 控制提升機(jī)操作保護(hù)系統(tǒng)主要是完成邏輯操作控制以及故障安全保護(hù)兩個(gè)方面的任務(wù)，來自提升系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及操作信號(hào)、保護(hù)信號(hào)引入到操作保護(hù)系統(tǒng)中。如開車過程中安全門打開、調(diào)零電機(jī)故障等； ③緊急停車,即立即進(jìn)行電氣和機(jī)械制動(dòng),停車后系統(tǒng)閉鎖。應(yīng)該在盡量堅(jiān)持多樣化原則的基礎(chǔ)上,采用另外一套控制器來確保提升的安全。安全繼電器 D803 輸出點(diǎn)接人提升機(jī)控制回路, 繼電器線圈失電時(shí), 封鎖主令和可調(diào)閘輸出, 可調(diào)閘輸出封鎖后, 輸出值變?yōu)?0mA, 液壓站的電磁閥動(dòng)作, 抱閘停車。如圖 3—12 所示。(2) 鋼絲繩滑動(dòng)監(jiān)視。軸編碼器是否正常工作對(duì)整個(gè)行程控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，因此必須對(duì)軸編碼器實(shí)行監(jiān)視。(7)離站監(jiān)視。1．防忽然反向閉鎖程序如下所示：圖 3—13 防忽然反向閉鎖其中, “ QJDSA”“ZXTC” 分別表示“提 S 勾” “N 勾停車” ；“HJDSA” “FXTC” 分別表示“提 N 勾” “S 勾停車” 。為了提高 PLC 工作的可靠性，應(yīng)在軟件設(shè)計(jì)方面采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段和故障診斷措施，一旦故障條件消失，即可恢復(fù)正常工作；當(dāng)永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障部位并將故障限制在局部。目前,比較通用的方法是由 PLC 構(gòu)成數(shù)字式行程給定裝置, 通過光—電增量式轉(zhuǎn)角—脈沖變換器, 經(jīng) PLC 采集、處理并計(jì)算出位移量,輸出速度給定信號(hào)。(3)開關(guān)量輸入模塊 SM321將外部開關(guān)接點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成 S7—300 內(nèi)部信號(hào)電平，其輸人點(diǎn)數(shù)為 32 路，工作電壓為 24VDC。 提升行程控制 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）PLC 系統(tǒng)軟件概述S7—300 PLC 所用編程軟件是 STEP 7，該軟件對(duì)于專用編程器(如PG720/720C、PG740 和 PG760)而言，是預(yù)先裝在里面的，同時(shí)它也可以作為個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC 機(jī))在 Windows 環(huán)境下的—個(gè)軟件包，但必須配備 MPI 卡或 PC/MPI 電纜。用于定義 MPI 連接的自動(dòng)化組件之間時(shí)間中斷、循環(huán)數(shù)據(jù)傳送或者定義用 MPI 的數(shù)據(jù)傳輸。5. 系統(tǒng)功能塊(SFB)：這種功能被集成到 CPU 的操作系統(tǒng)。圖 4—2 系統(tǒng)啟動(dòng)程序 0B100 流程圖2）OB1 為循環(huán)運(yùn)行組織塊，也即用戶主程序部分，程序框圖如圖 4—3 所示。圖 4—4 中斷程序 OB35 流程圖對(duì)于其他一些需重復(fù)調(diào)用的程序塊則都編制成功能塊(FB 或 FC)，在組織塊中執(zhí)行相關(guān)調(diào)用，例如：速度監(jiān)視功能塊、行程計(jì)算功能塊、模擬量處理功能塊、S 形速度給定曲線產(chǎn)生功能塊、連續(xù)速度保護(hù)包絡(luò)線產(chǎn)生功能塊、故障監(jiān)視功能塊以及停車用功能塊等。它是執(zhí)行時(shí)必須帶有即時(shí)數(shù)據(jù)塊的可多次調(diào)用的邏輯功能塊，用戶程序每次對(duì) FB 調(diào)用提供新參數(shù)。 (4) FC9FC9FC9FC95 子程序塊對(duì)輸入到 PLC 的故障保護(hù)信號(hào)進(jìn)行處理。這樣的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清晰、功能明確，編制和調(diào)試都很方便。 (5) FCl44 子程序塊生成 PLC 內(nèi)部安全回路，輸出立即施間、電氣制動(dòng)施閘、提升終了施間及報(bào)警以及液壓站二級(jí)制動(dòng)控制信號(hào)。這種功能塊執(zhí)行時(shí)不需帶有即時(shí)數(shù)據(jù)塊，用戶對(duì) FC 的每次調(diào)用提供新的參數(shù)。如圖 4—5 所