煤矿提升机电气控制系统的技术改造思路构建

2019-01-23李健

智能城市 2019年22期

李健

（国神集团三道沟煤矿，陕西榆林 719407）

1 PLC技术的应用

目前，PLC自动化控制系统被广泛应用在工业生产中，以计算机为基础，实现对工业生产现场的自动化控制，同时利用内存中的程序实现信息转换。PLC技术应用的特点是，编程简单、抗干扰能力强、适应性强、应用简便且安全可靠。随着计算机技术在工业领域的广泛应用，PLC技术也得到了工业生产的青睐。此外，该技术还能实现自我监控和自我诊断，在发生异常情况时可自动停止并发出警报信号，能通过软件实施程序校验和进行故障检测。

2 煤矿机电自动化技术特点和作用

煤矿机电控制操作所需要的设备很多，所以煤矿机电自动化设备也具有多样性的特点，现阶段关于传感器的种类就有温度传感器、压力传感器、位移传感器和加速度传感器等。在煤矿机电多个系统中，需要各个系统之间通信，而煤矿机电传感器具有可靠性的优点，能有效完成数据采集和运算处理操作，还能实现敏感元件和变送电路的集成，传感器智能化水平较高。其次，煤矿机电自动化技术能够通过人机界面实现对整个设备运作体系的监控，而且精确度较高，能够及时发现生产中出现的安全问题，实现实时动态监控，全方面了解生产情况，实现对整个系统的安全保护。再次，煤矿机电自动化技术具有强大的微处理器功能，所以能快速处理大量的信息数据，智能化程度较高，能实现对控制系统的多方面控制。此外，随着自动化技术在煤矿机电中的广泛应用，对煤矿机电的功能也实施了改造升级，在改造中通过该中央处理设备实现多种通信模块之间的灵活组合，实现各个系统之间的连接通信，从而实现了信息的实时交互以及对系统的集中控制。

3 煤矿提升机电气控制系统的主要构成

煤矿提升机电气控制系统由主控系统、调速系统、上位监控系统组成，其中主控系统的主要工作是控制开关量，即控制提升机启动、加速、减速、爬行和停车的整个过程。调速系统是指在控制时还要加强对提升机运行中的电流、速度等的监控，并注意和其他监控系统的交互。在电气控制系统中，上位监控系统应以提升机主控系统发出的指令为基础，然后对主电动机动作实施控制，比如对风机、液压站和安全回路等状态的控制，并同时显示故障然后及时发出信号。因此，在针对提升机的电气控制系统技术改造时，上位机监控系统的主要功能是显示故障内容并发出故障信号，但并不参与改造。

4 基于PLC技术的煤矿提升机电气控制系统的技术改造和技术应用

4.1 煤矿提升机电气控制系统主要存在的问题分析

第一，电动机转子回路为交流接触器切换串接电阻调速形式，根据高压侧方式和高压侧用电压接触器实现方向转换。因为动作频繁加上长时间运作，所以对接触器触头的伤害较大，线圈弹簧出现老化，故障发生率提升，日常检修难度和检修工作量增加。第二，电控系统控制元件以及电气接点较多，各种元器件参数在进行配合与调整时难度较大，当发生故障需要检修时一方面难度大，另一方面需要很长的时间修复，从而对煤矿的生产作业产生负面影响。第三，井架上安装的开关容易在运行中出现变形问题，造成人员和设备伤害。第四，电控系统保护触发电路的各个元器件之间的节点多、参数差异大，故障发生率高以及调整难度大等，对提升机的正常使用产生很大的冲击。第五，传统电控系统要依靠人工和工作闸电流手动控制作用才能控制提升机的速度，但是传统电气控制会受到人为因素的影响而增大安全事故发生概率。

4.2 煤矿提升机电气控制系统的PLC技术改造

综上，可从PLC技术在提升机中应用的角度对提升机电气控制系统进行改造。保留原电气系统中的交流电机、高压开关柜、深度指示器、润滑站以及信号系统、调速电阻等，利用PLC技术对电控系统进行升级改造，即采用先进的控制元件，如配备变频器、继电器、电源等控制设备，技术人员在上位机上进行编程与调试，并监控到提升机运行的各种参数，通过优化设置保证电控系统正常工作。

通过对提升机电气控制系统的升级改造，在改造以后的提升机，其功能得到优化，同时在煤矿生产中应用时可提升作业的安全可靠性，从而保证煤矿生产作业的安全性，以及生产的效率和质量。首先，在技术改造后的提升机，其电控系统在保有原功能的基础上进一步优化了保护功能，可通过PLC安全回路内外部串联实现对安全回路的保护冗余处理，在故障状态下可通过PLC技术实现应急低速运行，即在出现停电时可应急制动实行保护。其次，技术改造后的提升机电控系统，从原来只能利用传统人工方式进行控制转变为人工和自动化控制结合的方式，且司机可以对任何一种工作方式进行灵活切换。再次，频繁动作的高压接触器被真空高压接触器替换，低压接触器被大功率晶闸管替换，实现了对转子回路电阻无触点控制，不仅安全可靠，而且也降低了运行时的噪音影响，使运行效率大幅度提升。同时，高精度的磁性开关使定位更为准确，能够为煤矿的生产作业提供便利条件。此外，低频全数字制动电源柜被动力制动柜代替，全数字式变频器成为电控系统的核心，利用开口开关管进行各元件整流，实现了闭环式控制、无及时调速和多重保护，而在这种情况下发生故障的概率将大大降低，有效减少了电控系统的维修成本。改造后的提升机电控系统在低频制动中，对设备产生的冲击力小，所以提高了提升机整体运行的安全稳定性，同时还利用PLC技术实现了对提升机运行的自动化控制。最后，网络化的电控系统结构有效减少磁放大器、继电器、接触器等元器件的应用，简化了设备间的联想，在保留原有基础功能的基础上增加了保护环节，降低故障发生率。同时，改造后的提升机电控系统有了自动判断、远程控制的功能，能实现对现场的远程访问，保证人员能及时发现和排除故障。