王喜顺

【摘  要】自从我国进入到一个社会主义现代化的改革开放国家进程中以后，整个工业化的水平得到了明显的提升，其中最为明显的就是工业自动化的控制模式应用。相对于传统的自动化控制模式而言，现阶段在矿用提升机电控系统中所应有的自动化模式将能够帮助工作效率的提升和工作水平的进步，从而使得整个矿业操作的工作实现了可靠性、稳定性和安全性的本质提升。本文则基于矿用提升机电控系统的相关概念和基本结构为主要研究对象，论述其整体的系统设计，从而更好地让它服务于矿业工作的进行。

【关键词】矿业工作;矿用提升机;电控系统;PLC操作台;整体优化

1.前言

我国自古就是一个地大物博、矿产资源丰富、地形地貌复杂的区域，因此在进行采矿的过程中会面临着较多的问题，这需要借助一些比较完善的设备来处理，最常用的就是矿用提升机，它作为矿山大型固定设备之一，有效地保证了井下与地面之间的运输工作稳定的进行。而就其工作而言，最重要的就是电控系统的设计和完善，随着科学技术的不断发展，帮助整个电控系统设计过程实现优化，将有效地体现出工业自动化控制的水平进步。

2.项目背景

本文针对在山西省大同市某一煤矿集团在进行实际煤矿开采过程中的矿用提升机为研究对象，主要参数如下所示。项目的具体要求相对来说比较明显，需要在矿用电控系统进行工作的过程中，符合《煤矿安全规程》的相关规定;而且在面对故障的时候还能够进行人工和自动化的切换，实现了速度的控制和各种类型保护措施的落实[1]。整个项目的电控系统安全回路还需要被设计成为双线制，才会保证在相应的负载能力下实现工作的顺利进行。

3.矿用提升机电控系统的主要构成及功能设计

为了使得矿用提升机能够在实际的工程项目中发挥出巨大的作用，最关键、也是最重要的就是要控制好其电力系统的正常运行。因此，在现阶段对矿用提升机进行改革和技术优化的过程中，一定要重视对电控系统的构成要素做好分析。

3.1电控系统的构成[2]

整个矿用提升机电控系统主要是由三个部分所构成，其中最重要的就是操作站，是决定电控系统能够正常运行的基础，此外有很多实际的工程和项目在进行矿井挖掘的时候，还会给电控系统另外配备一个主令操作台，防止由于操作技术的不规范和信号的传递不顺利而引起故障。第二个重要的组成部分则是PLC控制站，该构成部分将操作站所发出来的信息进行收集和汇总，然后传递给下一级的处理平台，方便信息的传递。第三个重要的电控系统构成就是全数字直流动系统，这是一种必须要借助以太网或者在实际的井下作业操作现场来进行总线连接的系统，其又可以分为全数字直流调速系统C30和主回路（电枢可逆6相）这两个主要的部分。上述这三种主要的矿用提升机电控系统能够各司其职，并且积极主动地配合着彼此之间的工作，是极其有助于工作效率的提升和经济效益的获取。

3.2矿用提升机电控系统的主要功能分析

3.2.1全数字直流调速系统C30

C30是一种常见的模块化处理器系统，现阶段已经被有效地应用在了很多不同的社会城市基础设施建设的过程中，将其安装在适宜的工作平台和机器上，是有助于机器的系统优化和技术性提升。因此，在矿用提升机的技术改革过程中，必须要将全数字直流调速系统进行应用，帮助提升机工作效率的进一步提升。而且C30这种借助模块化处理电路的模式还具有很多的优点，其中最为明显的优势就是C30系统所涉及到的模块类型比较少，对于实际工作的适应性和通用性相对来说比较强，而且由于电控系统的硬件配置比较简单，具体操作的时候并不需要耗费大量的资源，最終实现了一个灵活的C30模块化系统应用[3]。在此基础上，为了使得C30系统能够更加适应多样化的工业建设和社会发展，还需要配置不同的主回路形式，比较常见的12相桥串、12相桥井、电枢可逆等。这样的一个调速系统已经将相应的PLC系统所兼具的功能进行了重置和沿用，还会具备一定的适应性和通信性。

3.2.2PLC控制站

本次研究所采取的PLC控制站均选择了由德国西门子所设计和生产的第S7系列产品，该种类型的产品具有很多较为先进和完备的功能。第一点是能够按照预先设计好的工艺过程来实现PLC控制站与装卸载I/O站之间的信息传递，以此来保证整个矿用提升机电控系统的起始和停止、运行的具体方法和路径、在第一时间处理工作的故障、并及时做好相应的安全保护等措施都能够平稳、安定地运行下去。第二点则是能够在整个工作的过程中来实现全数字化的形成控制，进一步保证了罐笼能够在S型的速度曲线下运动，帮助罐笼实现自动加速、变速等。

3.2.3操作站

操作站是整个矿用提升机电控系统中做出指令的中枢结构，主要是由工控机、显示器以及打印机等设备组成的，除此以外，为了使得操作站能够和PLC控制站结合在一起进行工作，还需要下载相应的软件来进行整体的操控。当操作站在处理过一些工作之后还会将相应的工作情况展现在屏幕上，帮助工作人员更好地检测整个系统的发展稳定性，这些主要是通过清晰的动态画面来实现的，例如对于电源系统的配置画面、设备及部件监控画面、运行跟踪画面、信息记录库及画面、动态曲线等，都有了一个直观的图面解释，极其方便被相应的工作人员所理解和观察[4]。操作站还能够对系统的故障处理和相应操作信息的定位做出详细的分析，帮助全数字传动系统的运行和故障状态、发生故障时提升机的运行状态等做好及时地监控，而且还能够把整个工作过程进行记录，以信号转换的模式来存储在硬盘中，从而方便后期的查缺补漏和工作步骤监控。

3.2.4变频调速系统

由于电控系统采用新风光高压变频调速系统和两套西门子S7-300共同控制的，在其内部采取的变频器是风光JD-BP37/38T型高压四象限（能量回馈型）变频器，是一种利用先进的矢量控制技术来实现对整个变频器功率电源的合理控制[5]。

3.3矿用提升机电控系统的抗干扰能力设计

首先就是要对抗干扰的措施进行规定，主要目的是防止从交流电源线引入相应的干扰因素。电源滤波器则是在将电子电路系统的各个线路接在电源变压器之前，让交流50 Hz基波顺利通过，从而将较高频率的干扰信号进行过滤，这样帮助矿用提升机的电控系统有效消除了电源串模干扰，还需要采取0.01～0.1μF的无极性电容，将其并联到直流稳压电路之中，有效过滤掉较高频率的干扰。其次是对在整个电控系统信号通道中的干扰进行控制，需要注意的是在电控系统进行长线传输的过程中要注意对阻抗的匹配，也就是实际过程中负载与双绞线特性阻抗之间的匹配，落实好这一工作能够促进传输的稳定性维持。

4.矿用提升机电控系统的硬件设计

在对矿用提升机电控系统的硬件设计的过程中最重要的一點就是双PLC控制系统的设计，通俗的说就是引入两套完备功能的S7-300控制系统，来帮助提升整个矿用提升机电控系统的稳定性。具体的形式有两种，一种是一个对应一个编码器，另一种则是由凸轮板、测速电机、编码器结合起来进行整体的电控工作落实。其实是在考虑到安全性的过程中，要对整个矿用提升机进行安全回路设计，主要是实现位于PLC程序中的安全回路设计和由继电器开关串联而形成的一种硬件安全回路，旨在发生故障的时候能够及时切换以实现工作稳定性的提升[6]。

5.矿用提升机电控系统的软件设计

矿用提升机电控系统的软件设计即在计算机的控制下来进行相应基于PLC操作的软件优化，其中对于所采取的西门子S7-300系列进行编程语言的分析和优化，这些则是通过梯形图、功能块图、指令表（语句表）这三者基本的编程语言来完成。所谓的梯形表，简称为LAD，只一种最为普遍的编程语言，由于其余继电器的相似性很容易被相当多的工程人员所掌握并加以应用。而针对语句表，简称为STL来说，则需要通过语句的表达功能来实现一些难以完成的工作运行。

6.结束语

综上所述，作者在本文之中对矿用提升机电控系统进行了全面的剖析，希望能够给予大家一些启发，并且希望大家在阅读本文之后能够进行积极的反馈，从而全面的推进其发展。除此之外，为了使得我国的工业化实现自动控制水平的提升，以矿用提升机为主要的研究对象，以实现一个完备的全数字直流传动系统为设计目标来进行操作，一方面是保证了整个矿用提升机电控系统的工作效率被有效地提升，另一方面还能够及时地进行不同模式的切换。从而，使得该种类型的电控系统应用范围变得越来越广泛，为帮助我国工业化社会的建设而贡献出自己的一份力量。

参考文献：

[1]张智永.矿井提升机电控系统的研究与设计[D].安徽理工大学，2015.

[2]蒋求生.基于MPI协议的矿用提升机电控系统设计与应用[D].湘潭大学，2013.

[3]董军.大功率全数控提升机控制系统的设计与实现[D].电子科技大学，2013.

[4]陈经艳.矿用提升绞车PLC控制系统的研究与应用[D].中南大学，2012.

[5]马衍颂，左帅.基于PLC的矿用提升机电液制动系统设计[J].液压与气动，2011（07）：42-44.

[6]《矿山机械》杂志300期总索引（1973.1～2003.12）[J].矿山机械，2003（12）：92-166.

（作者单位：天津华宁电子有限公司）