摘要：某矿山企业原有提升设备共45台，其中32台为1.2m提升绞车，8台为1.6m提升绞车，3台2m提升机，2台3m提升机。所配备的电控系统为简易电控系统，只具备《金属非金属矿山安全规程》要求的安全闭锁功能。本文研究提升系统运行中的各种保护要求，完成技改工程最佳提升电控系统设计与调试，通过理想速度曲线模型分析，结合现场工矿条件分析提升机运行过程速度曲线，完成实际提升机运行的相关参数计算，实现安全可靠的电梯化运行电控模式（提物状态）。
关键词：全自动、电梯化、速度、PLC300、组态。
0.引言
在艰苦恶劣的工作环境下作业，容易导致事故发生。如果能将这些作业恶劣环境下的人员换以自动化装备替代，势必会减少人的不安全行为的发生，也会使事故概率大大下降。
1.现状及问题
某矿山企业现有提升设备共45台，其中32台为1.2m提升绞车，8台为1.6m绞车，2m提升机3台，3m提升机2台。所配备的电控系统为简易电控系统，只具备《金属非金属矿山安全规程》要求的安全闭锁功能，均为手动操作，本质化安全性较低，自动化程度低。
为加快深部中段开拓工作，统一开拓提升生产系统开展资源接替技改工程项目，其中技改副井主要负责全矿的人员、材料及设备，设计与320m中段、200m中段、0m中段、-40m皮带道以及-85m粉矿回收中段连接，副井提升机选择JKMD-2.8×4PⅢ(左驱)型多绳摩擦提升机、3500×1450双层罐笼配平衡锤提升，选择交流同步直联电动机630kW，56r/min，10kV。
原项目设计技改副井操作人员每班6人，共需操作人员18人，由于矿山企业地理位置偏僻用工紧张，实际的副井操作人员仅有6人，如何在仅有6人的前提下使技改副井提升系统能够安全平稳运行，是需要解决的当务之急。
2提升机电控系统设计
研究提升系统运行中的各种保护要求，完成技改工程最佳提升电控系统设计与调试，通过理想速度曲线模型分析，结合现场工矿条件分析提升机运行过程速度曲线，完成实际提升机运行的相关参数计算；要求设计的提升机自动控制系统结构简单，故障点少，可靠性高的自动化控制，大幅提高劳动生产率。
2.1提升系统控制架构
设计采用“交-直-交高压变频同步电机+全数字DSP调节控制+多PLC网络控制+上位机诊断与监控+局域网信息互联”的控制模式，实现提升机的全自动电梯化运行，保证安全闭锁可靠，平稳运行。
控制系统选用西门子S7-1500双PLC主站配ET200MP分站组合方式，连接方式采用光纤环网通讯。主控PLC的故障自诊断功能，软件（不少于2条）和硬件冗余的安全回路，可编程控制器I/O点冗余20%，以备现场损坏点的更换以及要求添加的其他功能。
图2.1 基于现场总线的分布式提升机控制系统架构
电控系统全自动操作：在装卸载信号系统满足条件，自动运行逻辑具备条件时，系统将自动完成一个提升循环，具有安全联锁、自动选择去向、确定运行速度等功能，自动加速、自动减速、自动准确停车。
2.2电控系统速度力图计算
在每个提升循环中，都要完成从启动、主加速、恒速、主减速、爬行到停车的运行过程。但在设计中视为三阶段速度图，其启动、爬行时间计入休止时间内。计算表如下所示：
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2.3提升机电控系统联锁保护
保护功能按下列三类设置：
立即施闸的保护：高、低压电源断电故障、励磁回路故障、定子回路故障、变频系统故障、提升容器过卷、调节及控制回路故障、制动系统油压故障、提升系统超过最大速度15%及减速段过速10%、2m/s定点过速、钢丝绳滑动超限、错向操作、按下安全制动钮、电源断电、主回路过压、过流、主回路失压等。
先按设定减速度减速，然后紧急停车的保护：主机轴瓦过热、变压器温度偏高、运行过程中通风机故障、信号电源欠压、液压制动系统油温偏高、液压制动系统油位偏低、闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳等。
完成本次提升后，不允许再次开车的保护：主电机超温、低压电源漏电、信号电源接地及其它接地故障、室温过高、控制柜温度过高等。
3全自动电梯化运行程序设计
研究通过到位开关及编码器的双重信号，实现对提升机滚筒卷径的自动计算，自动校正系统的位置，完成提升机位置闭环控制，位置的多重同步监测、校验等功能。实现提升机全自动电梯化运行，自动精准对罐，提升机房实现无人值守（提物状态）。整个提升系统只需要一名跟罐工进行选择去向、发信号开车、慢动换层等操作，省去中段信号工及绞车司机。
图3.1全自动运行程序画面
提升机操车系统实现远程遥控功能，罐笼到位后，可在罐笼内远程遥控控制操车设备，并具备安全闭锁功能。
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图3.2自动换层程序
4人机交互系统设计
4.1系统组态画面设计
将电控系统图纸、柜内布置图、使用说明书等融入系统组态画面当中，按照其实际布置在上位画面中呈现，点击弹出相应元器件作用、常见故障、处理办法、动作条件及图纸中的位置，便于现场检修维护及资料归档工作。实现第一故障捕捉功能及智能化故障预警功能，当提升系统报出多条故障时，能够准确捕捉第一时间发生的故障并弹出可能导致故障发生的原因，便于排查故障。
图4.1状态监控组态画面
4.2通讯监控系统设计
井下操车电控系统单独使用一条12芯光缆并形成井下独立通讯环网，抗干扰的同时，保证系统安全可靠。每个中段马头门进出车侧、单阻及复阻车器设计监控系统，实现所有操作可视化。通讯系统采取100对电话大对数下井，每个中段仅设置通讯端子排，井下无有源设备的使用，实现地表对通讯系统的统一供电，提高有线通讯系统可靠性。无线通讯系统使用漏泄通讯技术，实现地表以副井为半径5公里内与整个井筒的无障碍沟通。
5结论
通过本项研究的实施培养了一批优秀的自动化及电气技术人才，为日后技改工程主井提升系统建设及其他相关项目的实施奠定了基础。在当地树立了提升机电梯化运行的标杆，起到了很好的宣传作用。全自动电梯化提升系统实现各中段信号硐室及提升机房无人值守（提物状态下），设计中竖井提升每班为6人，目前每班为2人减少4人，实现自动化减人12人。
参考文献
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