黑龙江龙煤双鸭山矿业有限责任公司机电装备部 黑龙江双鸭山 155100
摘要：随着公司立井原煤产量的提升，矿井主井提升机装载效率会直接影响矿井原煤生产效率，由于煤质的黏度及采掘过程中产生大量矸石，会出现箕斗煤卸不净的现象，在往复提升的过程中，相当于二次装载，降低主井提升效率和浪费电能的情况。本文主要阐述了立井箕斗采用PLC技术对主井提升机“箕斗挂货”问题进行保护设计，减少运行故障，提高运煤能力，安全性和经济效益得到提升。
关键词：煤矿主井提升；箕斗挂货
前言：
在主井提升系统的运行过程中，由于采场的煤质和生产条件不同，有时会出现煤质的黏度不同以及掘进过程中产生大量矸石，当箕斗运行至卸载平台时，会出现煤卸不净的现象，箕斗在被往复提升的过程中，如不能及时发现，严重时会越积越多，后果是相当于二次装载，在已被装载的箕斗由装载间向上提升时，会出现电流陡升启动力矩加大，会出现两种后果，一是装载重量与最大提升电流保持平衡，电机无法在输出大的启动力矩，电机在大电流的状态下过载保护动作，绞车急停，箕斗因为重力出现小距离的下滑。二是接近保护电流，绞车能启动，但是在向上提升过程中，尾绳对箕斗的作用力越来越大，相应的提升机的电流也会越来越大，由于电机的特性较硬，当电流超出最大保护值时，其保护原件就会动作，严重时会烧坏保护原件，导致箕斗无法向上提升，下放箕斗又可能造成箕斗下滑的事故，后果将会严重影响矿井的生产安全。出现这种现象后，只能有人到井筒中箕斗所在位置，利用手拉葫芦将伞形门打开，将煤放到井筒中，这种处理方法的弊端是，人员在井筒中作业，安全威胁较大，会对井筒设备造成损害，处理时间长，影响矿井提升效率。
.png)
1、设计思想
主井提升系统基本都是采用双箕斗提升，以装载量为17T的系统为例，箕斗的装载值为17T，实际提升量不能超过20T，箕斗的超载量不能超过3T，在信号系统定重装载的过程中，每次装载量都是一致的，绞车的正常提升电流按提升17T的电流值基本在1700A--1800A之间，当下放的箕斗挂货时，提升的箕斗就会因为下放的箕斗的挂货量相应的减小提升电流，如下放的箕斗挂货4T，那么提升电流就会减少400A左右，提升电流为1300A，这时就认为是下放的箕斗挂货了，此时绞车正常运行到卸载位置，在WCC画面上显示挂货报警信号，同时给信号系统提供停止装载的闭锁信号，信号机不能装载，但是能发出正常开车信号，绞车再次开车，检测提升电流，如电流小于200A为假的挂货信号，绞车在到位后恢复正常运行，如电流大于400A为真的挂货信号，绞车到卸载位置后，绞车提升侧正常装载，如挂货已经解除，应是正常提升电流，如还是显示挂货电流，绞车将在卸载位置停车，停止自动运行，通知维修人员进行处理，手动解除故障后才能恢复系统运行。
2、设计原理
利用PLC的工作原理，检测运行的电流信号，进行电流比较，对内部比较器和输入信号源进行合理搭建，构成完整梯形图设计，实现信号系统与提升系统相互融合，实现自动控制。
硬件构成：根据设计对电控系统的安全、功能、工艺上的需要，本系统硬件主要采用SI-EMENS工控相关器件，具体如下：STEP7编程器一台、主控PLC-300一台、装载站PLC200一台、WINCC人机画面上位机一台。
STEP7编程器将编好的程序通过编程线下载到主控PLC-300中，通过调试运行，装载站plc通过DP网络将其所监视传感器，继电器状态传输给信号上位机，由主控上位机结合，发出指令，PLC通过执行元件控制设备。
3、系统软件设计
可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输出，控制各种机械或生产过程。
PLC由CPU、RAM、ROM和输入、输出接口电路等组成，如下图所示：
程序段设计；检测方式
1、首先在操作台手动选择自动开车方式，2、信号系统选择提升，3、绞车运行投入，4、速度在超过设定速度值后投入保护，5箕斗挂货互锁，6、电流检测第一节是电流大于300，第二节是电流小于1000，满足条件后为T128供电，T128延时5秒后M140.1满足条件线圈导通，副箕斗挂货生效。
.png)
保护投入；M140.1动作投入，停车开关动作，井底开关动作，满足条件，为WCC监控画面提供信号输出。
.png)
进入故障回路；在轻故障回路穿入挂货信号，轻故障回路动作。
.png)
挂货报警；主副箕斗挂货后输出报警信号，M140.0和M140.1任意动作后使M140.5动作后，进行自保。
.png)
挂货输出信号；当绞车出现箕斗挂货后，为信号系统提供输出信号，以保证箕斗到位后，装载系统不能对箕斗进行装载。
.png)
信号系统；箕斗到位后，箕斗挂货信号封闭计量斗开门回路，使其不能进行装载。
.png)
箕斗挂货信号封闭装载完成信号，使信号系统能够发出开车信号。
.png)
绞车执行；绞车收到信号系统提供的开车信号后，根据闭锁方向进行开车，将挂货的箕斗提升到位后，绞车将自动停车，等待人员进行处理后手动复位后才能开车运行。
.png)
4、上位机界面
上位机作为终端的监控和画面显示，通过WINCC监控系统对提升机绞车运行状态进行显示、故障报警，并且对所需运行记录及报警状态都可以进行记录。当功能投入后，如出现（箕斗挂货）故障，画面将显示故障画面。上位机运行画面与调度室同画面显示，在屏幕显示出故障提示画面后，调度员通知相关人员进行处理，避免人工卸货和影响时间，减小故障范围，节省处理时间，在安全上避免了二次装载和重载下放的危险，对人力物力以及安全性和经济效益都有很大的提升。
5、结束语
主井提升机卸煤不净，造成箕斗在装载位置二次装煤，是很多煤矿在生产中经常遇见的情况，采用PLC技术对主井提升机“箕斗挂货”问题进行保护设计后，系统稳定性和安全性得到大大的提高，减少运行故障和停工工时，节省是人力和物力，提高了运煤能力，安全和经济效益得到显现。
参考文献：
[1]王兆义.可编程控制器教程[J].机械工业出版社2004.7
[2]参考手册SIMATIC S7-300可编程控制器CPU规范
[3]参考手册 SIMATIC S7-300可编程控制器模板规范
[4]参考手册SIMATIC S7-300/400的系统软件和标准功能
[5]李道根《自动控制原理（中英文对照）》哈尔滨工业大学出版社2007.8