王鸿伟

(开滦唐山矿业分公司机电科,河北 唐山 063000)

开滦唐山矿业分公司二号井为解放前就建立的老提升井，原系统F-D机组拖动方式，这种拖动方式中的电动机的电压由直流发电机供给，电动机拖动，电动机的励磁线圈有固定的直流电源供电，接成他励式，发电机的励磁电压可进行调节和控制，调节发电机励磁的大小，就可以改变供给直流电动机的电压，从而达到调速的目的，虽然调速范围宽，但它的设备投资多，占地面积大，建筑和基础费用大，主要的缺点是功耗非常大，经济效益不好。为响应国家大力提倡节能减排的号召，和改变原系统的可操作性及可靠性，领导决定对原系统进行改造。

改造后提升机电控系统于2010年10月31日安装完成。本改造项目为中国矿业大学传动与自动化有限公司生产的ASCS-6型直流提升机全数字可控硅电控系统，系统包括：高低压电源柜、变压器、PLC控制柜、励磁柜、调节柜、整流柜操作台等，构成特点：

1.数字多功能深度指示器是一集控制、监视、保护和罐笼深度指示等多种功能于一体的装置，在提升机计算机控制系统中起着不可替代的作用，它不仅显示当前罐笼在矿井中的位置，而且对罐笼运行的重要参数进行监视，同时还是提升机主控系统和上位机管理系统罐笼位置数据的提供者，其功能主要有:

（1）脉冲的输入和校正

分别独立处理电机传动轴和天轮上的代表其位角移的脉冲编码器的脉冲 (适配校正和同步校正)。使每个脉冲所代表的罐笼在井筒里的位移始终为1cm，然后对这个适配校正后的脉冲罐笼运行时进行计算，确定罐位。为了消除由于钢绳蠕动滑和卷筒产生相对运动引起的罐位误差，用安装于井筒中的开关在罐笼通过时动作进行同步校正。这样就使其罐位数值始终正确表示罐笼在井筒中的深度。

（2）罐笼运行监控

在罐笼运行到距井口停车位置95米距离以内时，深度指示器的两个机箱分别独立发出减速信号，确保在主控系统和上位机监控系统都没有投入运行时，提升机也可以维持基本运行的安全。

2.主控系统采用西门子 S7—300系列可编程控制器，用于控制和安全回路。它用来完成提升机系统操作保护、行程监控等功能。它综合系统的各种指令、罐位、去向等信息，实现正常提升的各种逻辑操作，故障时按其性质产生分层次的保护动作，完成水平选择、最优化减速控制、智能化准确停车，是系统的控制中枢。S7—300控制与继电器回路有机结合，实现半自动、手动工作制以及PLC切除后在保证基本安全条件下的应急工作制。由于实现了自动控制，减轻了司机的劳动强度，增强了罐笼安全运行的可靠性，大大提高了提升机的工作效率。

(1)操作保护部分采用一台PLC，其主要功能是执行操作程序，并实现各种故障保护及闭锁。来自各部分的保护信号直接引入到PLC中，PLC将其处理后分为立即施闸.井口施闸.电气制动和报警四类，送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸。系统的安全回路有两套，一套由PLC构成，另一套为继电器直动回路；

（2）行程监控部分由一台PLC、两台轴编码器(一个装在传动控制器上，另一个装在导向轮上)和井筒开关构成，两台轴编码器将提升机钢丝绳在线速度和行程位置转换成脉冲信号送入PLC，经PLC中的软件计算后处理成罐笼在井筒中的位置和在线速度，送到操作台监视器显示。这种以软件处理为主的行程跟踪方法在灵活性，可靠性及精度等方面都很高，只要选择分辨率较高的轴编码器，就可保证定位精度<2cm。因打滑及钢丝绳伸长等行程误差可通过井筒开关加以校正。

此外，PLC还将部分操作信号、轴编码器信号、部分保护信号以及设定的一些行程参数结合起来进行逻辑运算处理.自动产生提升机所需的速度给定信号。为了尽量减少启动.制动过程中的机械冲击及提升机控制精度，速度给定信号的加速、减速段为“S”形曲线.减速段行程通过通实际运算来调节减速度以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。

3.(1)全数字调节装置在硬件上采用可自由配置的模块结构。基本模块包括电源模块、CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、触发脉冲形成模块和A/D转换模块，如下图所示，各模块之间通过总线互相连接，统一安装在欧式标准19寸机箱内。

（2）全数字调节部分以高性能单片机为核心，主要功能有：

1）完成提升机速度和电流双闭环调节，如：①预设速度基准值；②限制加、减速过程的冲击；③速度自动调节；④电枢电流自动调节；⑤磁场电流自动调节；⑥预设电流限制值。

2）实现电枢回路和磁场回路的各种故障保护:①磁场变压器超温；②磁场整流桥快熔熔断；③磁场过电流；④磁场回路对地漏电；⑤磁场可控硅交流阻尼熔丝断；⑥磁场可控硅过热；⑦电枢变压器过温；⑧电枢整流桥快熔熔断；⑨电枢过电流；⑩电枢回路对地漏电；电枢可控硅交流阻尼熔丝断；电枢可控硅过热；电控改造后节约了大量电能。

具体计算如下

①更换高压真空换向柜、取消大功率除湿装置节约电能23.4万千瓦时/年。原高压设备年耗电量:P年=365P=365天×4个线圈×24小时×4千瓦时/个=14万千瓦时/年。大功率除湿装置年耗电量:P年=365P=365天×4组×24小时×4千瓦时/个=14万千瓦时/年

②更换新型转子控制柜节约电能14万千瓦时/年。老转子控制柜年耗电量:P年=365P=365天×6小时×8个×8瓦时/个=14万千瓦时/年

③更换PLC控制系统年节约电能6.6万千瓦时/年。直流继电器年耗电量:P年=365P=365天×20个×6 小时×0.57瓦时/个=4.35万千瓦时/年。交流继电器年耗电量:P年=365P=365天×6小时×20个×0.57瓦时/个=2.25万千瓦时/年

④增设低频拖动系统节约电能4万千瓦时/年。总计年节约电能：28+14+6.6+4=52.6万千瓦时；

结束语

该系统完成了大功率直流调速系统的控制，系统控制精度高、操作方便、具有较强的自诊断能力，提高了系统的安全系数，降低运行费用，大大减少了运行时间，大大降低了能耗，提高了经济效益。

[1]马宏志.矿井直流提升机电控系统的改造研究.北京科技大学[学位论文],2009.