引言 礦井提升有豎井提升和斜井提升，礦井提升機(jī)是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，被喻為礦山的“咽喉”。它擔(dān)負(fù)著礦山的礦石、廢石、設(shè)備、材料、人員等的提升、下放任務(wù)。在礦山生產(chǎn)中占有非常重要的地位。 某集團(tuán)公司3-2礦體的斜井提升機(jī)，采用轉(zhuǎn)子繞組串電阻的傳統(tǒng)交流調(diào)速方式。該調(diào)速方式存在以下問(wèn)題：第一，采用電磁式繼電器較多，故障判斷排除時(shí)間長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后故障率高，不僅修理成本高，而且影響出礦量；第二，提升控制自動(dòng)化程度低，運(yùn)行時(shí)噪聲大，提升機(jī)房溫度高，提升機(jī)司機(jī)容易疲勞，勞動(dòng)強(qiáng)度大；第三，在連續(xù)低速提升重物時(shí)，電阻發(fā)熱嚴(yán)重，經(jīng)常燒壞電阻連線，能耗大；第四，調(diào)速為有級(jí)調(diào)速，對(duì)鋼絲繩、減速機(jī)等的機(jī)械沖擊大。 1.改造方案和系統(tǒng)組成 1.1改造方案 采用變頻調(diào)速裝置、可編程序控制器、能量反饋單元、觸摸屏等組成交流調(diào)速系統(tǒng)，代替原有的串電阻調(diào)速系統(tǒng)。 1.2系統(tǒng)組成 系統(tǒng)組成原理框圖如圖1 變頻回路包括：刀開關(guān)、斷路器、變頻器、變頻器下端的接觸器、能量反饋單元。其中能量反饋單元組成一個(gè)柜。 控制回路:主要由主PLC控制、輔PLC控制、觸摸屏、繼電器輔助控制、操作臺(tái)構(gòu)成。其中主PLC控制和輔PLC控制互為主備，繼電器輔助控制、主、輔PLC控制安裝在同一個(gè)控制柜里，觸摸屏作為上位機(jī)安裝在操作臺(tái)上。編碼器作為位置和速度反饋信號(hào)，安裝在電機(jī)和卷筒上。其中安裝在電機(jī)上的測(cè)速編碼器信號(hào)反饋給變頻器，形成PG矢量控制。另一編碼器信號(hào)反饋給PLC作出速度和位置運(yùn)算。測(cè)速電機(jī)信號(hào)、油溫油壓信號(hào)及其它開關(guān)量信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)_ 2系統(tǒng)功能 2.1系統(tǒng)停止、手動(dòng)、自動(dòng)、下滑四種狀態(tài)下的功能 停止：在該狀態(tài)下系統(tǒng)停止工作，所有操作均不能進(jìn)行，絞車處于閘瓦制動(dòng)狀態(tài); 手動(dòng)：在該狀態(tài)下，當(dāng)系統(tǒng)滿足安全操作的前提下，根據(jù)儀表及觸摸屏顯示的參數(shù)，通過(guò)主令控制器對(duì)絞車進(jìn)行上行、下行正常手動(dòng)操作。 自動(dòng)：在該狀態(tài)下，由上行、下行按鈕自動(dòng)完成上行、下行的全部過(guò)程，當(dāng)行至中途時(shí)，可通過(guò)停止按鈕人工干預(yù)停止，通過(guò)上行、下行按鈕可再次啟動(dòng)。 下滑：在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障不能正常進(jìn)行上行、下行操作時(shí)，應(yīng)將功能開關(guān)轉(zhuǎn)換到該位置，通過(guò)主令控制器將絞車下滑到所確定的位置。 通過(guò)雙PLC數(shù)字控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定的絞車雙線制保護(hù)及控制。絞車雙線制保護(hù)及控制具有以下特點(diǎn): (1)調(diào)速精度高，調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度不低于0.05%. (2)雙線制保護(hù)：采用一條硬件安全電路和2條軟件安全電路相互冗余，使得系統(tǒng)更加安全可靠。 (3)雙線制控制：正常工作時(shí)，由于采用雙PLC系統(tǒng)相互監(jiān)視，相互冗余。當(dāng)其中一個(gè)PLC系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)PLC系統(tǒng)仍可投入進(jìn)行應(yīng)急開車，提高了絞車系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。 2.2保護(hù)及連鎖功能 2.2.1安全制動(dòng)時(shí)，配合液壓站安全閥使提升機(jī)實(shí)現(xiàn)一級(jí)或二級(jí)制動(dòng)，同時(shí)變頻器進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)。 2.2.2任何情況下，只有司機(jī)接到開車信號(hào)后才能使提升機(jī)運(yùn)行。 2.2.3當(dāng)提升過(guò)程中發(fā)生潤(rùn)滑油壓力過(guò)高、過(guò)低、潤(rùn)滑油濾油器或液壓站濾油器堵塞或油溫高時(shí)，觸摸屏上有相應(yīng)的故障信息顯示，點(diǎn)亮相應(yīng)信息燈，告知司機(jī)可以完成本次提升工作，當(dāng)故障解除后才允許司機(jī)進(jìn)行下一次提升工作。 2.2.4當(dāng)提升機(jī)因發(fā)生故障在中途停車，而且提升容器位于減速段行程內(nèi)時(shí)，排除故障后允許司機(jī)按上次開車方向選擇開車，并且只能低速開車：若提升容器不在減速行程內(nèi)，由井口發(fā)出開車信號(hào)，允許司機(jī)高速開車。 2.2.5全礦停電時(shí)，由PLC系統(tǒng)保證提升機(jī)能實(shí)現(xiàn)二級(jí)制動(dòng)，并做好提升機(jī)的后備保護(hù)。 2.2.6盤式制動(dòng)器的工作制動(dòng)力矩可調(diào).緊急制動(dòng)(安全制動(dòng))能產(chǎn)生二級(jí)制動(dòng)，避免機(jī)械沖擊。 2.3行程控制功能 行程控制是由PLC系統(tǒng)完成，主要將提升機(jī)的升降過(guò)程劃分成不同提升速度要求的行程區(qū)間。根據(jù)每一行程區(qū)間的實(shí)際情況和不同速度要求變換變頻器的速度給定值，并形成閉環(huán)平滑地調(diào)節(jié)提升機(jī)的升降速度:行程控制不僅控制提升機(jī)整個(gè)升降行程過(guò)程的速度，而且控制提升機(jī)的停車和制動(dòng)過(guò)程。行程控制可以很好地防止提升機(jī)過(guò)卷、過(guò)放、脫軌和翻車等事故發(fā)生，特別適合具有彎道和叉道的特殊斜井。 2.4制動(dòng)控制功能 提升機(jī)的正常制動(dòng)有回饋制動(dòng)、抱閘制動(dòng)等方式、回饋制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是在交一直一交電壓型變頻器的直流環(huán)節(jié)引入逆變環(huán)節(jié)。當(dāng)提升機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度高于給定運(yùn)轉(zhuǎn)速度時(shí)，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一臺(tái)發(fā)電機(jī)，直流環(huán)節(jié)電壓升高，給逆變器提供能量并回饋電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行在制動(dòng)狀 態(tài)。以達(dá)到變頻器準(zhǔn)確停車的目的，很好地防止機(jī)械沖擊和快速下滑。抱閘制動(dòng)一般在停車時(shí)使用，當(dāng)運(yùn)行到停車位時(shí)，行程控制器對(duì)變頻器發(fā)出停車信號(hào)，同時(shí)，對(duì)抱閘制動(dòng)器發(fā)出抱閘控制信號(hào)，實(shí)施抱閘制動(dòng)。當(dāng)發(fā)生脫軌等事故時(shí)，操作控制實(shí)行緊急抱閘制動(dòng)。 本系統(tǒng)采用的回饋制動(dòng)方式，在制動(dòng)過(guò)程中，提升機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，并且將制動(dòng)能量回饋到網(wǎng)，有一定的節(jié)能效果。ALPHA6900制動(dòng)時(shí)序如下圖 3主要器件功能 3.1可編程序控制器功能 系統(tǒng)除緊急保護(hù)功能外的所有控制均由可編程序控制器((PLC完成。系統(tǒng)配置的可編程序控制器，采用能適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境、抗干擾能力強(qiáng)；具備兩個(gè)可同時(shí)使用的通訊端口(編程器端口和通用端口)，通過(guò)與液晶觸摸屏的通訊，可直觀方便地顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、運(yùn) 行參數(shù)、可顯示全部開關(guān)元件的狀態(tài)及各種故障、報(bào)警信息；接收系統(tǒng)配置的電壓變送器、電流變送器、編碼器等傳來(lái)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算、處理后，對(duì)絞車進(jìn)行控制、監(jiān)視、保護(hù)。在緊急制動(dòng)時(shí)(安全制動(dòng))，由可編程序控制器控制盤形閘產(chǎn)生二級(jí)制動(dòng)，避免機(jī)械沖擊。簡(jiǎn)化系統(tǒng)可編程序控制器控制流程圖，如圖2。 3.2變頻器功能 變頻器接收旋轉(zhuǎn)編碼器傳來(lái)的速度反饋信號(hào)，形成PG矢量控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。本系統(tǒng)配置阿爾法ALPHA6900系列變頻器及能量回饋單元, ■一體化方案：采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與起重邏輯控制有機(jī)結(jié)合的方式，省去了原系統(tǒng)中的PLC，減少潛在故障點(diǎn)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)接線、調(diào)試簡(jiǎn)單靈活，代表未來(lái)起重機(jī)控制的發(fā)展方向； ■寬電壓設(shè)計(jì)更能滿足惡劣的電源環(huán)境 ■起重機(jī)專業(yè)邏輯設(shè)計(jì)：集多年起重機(jī)行業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了專家級(jí)、廣泛應(yīng)用的起升機(jī)構(gòu)的控制和安全邏輯，包括時(shí)序配
