周小锋
淮沪煤电有限公司丁集煤矿 安徽淮南 232142
摘要：由于矿山开采深度的不断加深，以及采矿条件的复杂性不断提升，作为矿井地面和井下的重要通道，因此，矿用提升机在采矿生产中起着至关重要的作用。以目前先进的技术，可以将系统改进理论和计算机技术应用到主矿井提升机的控制和管理系统中，并对这一系统进行改进，最后得到本文研究的数字电子控制体系，可以有效提高采矿安全生产水平，防止系统故障，提高经济效益，改善电气控制系统。
关键词：主井提升；电气控制系统；系统优化
前言
对于煤矿主井提升来说，主提升绞车起着关键作用。但是，由于矿山的地质条件比较恶劣，运输环境复杂，如果对提升装置的认识不够充分，很容易引起各种安全或生产事故。为了防止提升机安全事故的发生，提高提升能力，我们需研究提升机电子控制系统的基本功能，并根据实际情况改进提升机的电气控制系统。
1主井提升机电控系统的基本功能
1.1数字行程监控功能
主控制监控PLC和两轴编码器是立井提升的主要设备，可实现数字行程监控功能。主控制监控PLC通常安装在滚筒的输出端，而两轴编码器通常安装在减速器的高速输出端。首先，是脉冲信号被发送到编码器中进行编码处理，然后被发送到PLC的高速计数单元。经过大量的计算，分析和PLC逻辑处理后，将计数器的计数数据与标准的全行程数据进行比较，以根据距离和时间获得容器。计算运行速度并确定M8251的读取方向[1]。
1.2提升控制功能
将控制信号和保护信号输入PLC后，可以使用相应的软件来控制绞车的运行，从而使绞车可以根据我们的实际要求进行动作。RS485通信可用于连接四组FX2N-BD可编程控制器和通信模块以完成其数据读取，此外，消除转子电阻可减少控制接线，并使系统的运行性能更加稳定。
1.3安全保护功能
为了确保提升系统的安全运行，通常都会在提升系统安装两套控制回路，即主控制机PLC回路和监视机PLC回路。依靠上述两套回路，PLC控制可以达到互为备用的效果。两个系统执行的保护的关键点包括：避免在提升过程中发生过卷事件，避免在恒速段中超速，避免等速段超速、采取松绳保护及错向保护等。
2电控系统的结构优化
2.1控制系统
控制系统组件包括：MPI总线，Profibus-DP和S7-300 PLC站。 MPI将所需的数据存储在配置表中并进行配置，以确保系统信息的通信； Profibus-DP使用通讯模块对通讯进行编程，并根据主从协议调用该模块；将三个PLC中的保护PLC设置为主站，另两个为从站，采集的信号主要由模拟量、数字量和编码器计数模块组成。同时，通过程序的编码来执行对绞车的信号命令。提煤箕斗的速度和行程的测量，主要通过对轴旋转的情况记录后并量化，由轴编码器生成的脉冲来完成。测量结果输入到调整系统中，以监控和保护起重装置。控制系统提供了STEP7软件。为了满足绞车的自动、手动维护和保养，并使开车、停车和其他保护功能有效，主要是通过使用结构思想和模块思想来完成的。
矿井提升机命令完成后，发出相对保护信号。首先，由程序给主控PLC通电，使其作用于高压换向器，然后将信号输入到主电动机的定子绕组。发动机启动后，依次切断八段电阻器以实现自动加速操作，并最终应用于自然机械性能。
绞车在交流电的作用下，旋转编码器与主电机一起旋转，然后输出A相脉冲和B相脉冲，然后将A相脉冲连接到与HSC的HSCO相对应的A相脉冲输入端子，然后将B相脉冲连接到相应的B相脉冲输入端子，主控制PLC通过这两个脉冲的相连接获得HSCO计数方法[2]。
2.2变频调速系统
我们采用DSP+ FPGA的结构，作为频率转换速度的控制器，通过处理器使用32位数字信号，使系统具备管控速度闭环、电流闭环等功能。
二极管钳位三电平拓扑用作系统的主电路，逆变器的结构与整流器的结构相同。每个相的输入侧与四个功率设备串联连接。输出侧和输入侧主要通过钳位和续流功能使二极管得到满足，DC总线输出三个电平。由于两级结构的开关频率是三级结构的开关频率的两倍，因此将三级结构与功率器件的两级结构进行比较，可以减少变频系统的干扰，并有效地降低功率器件和电动机的电压。开关损耗显着降低，拓扑可以有效地提高系统的真实性，并且对其可维护性也有重大影响，并且还可以在系统模块化设计中发挥作用。
对于系统控制来说，系统在较低的开关频率和相对较小的输入线电抗的条件下运行，并且功率可以在两个方向上流动。其他功能通过高性能矢量控制方法执行。此方法专门用于完成电动机和功率修改设备的加速，监视电动机定子并测量电网功率因数和其他系统指标，最终可以防止逆变器污染电网。当控制PWM电路时，输入电流接近正弦波，功率因数接近1。控制目标在整流器侧，可以确保恒定的输入电压和相同的相电流或相反的有功功率和无功功率电流控制需要有源输入技术来满足。给定的有功和无功电流通常通过给定的直流总线电压和实际的直流总线电压控制器的JIANG输入，并且输入线路侧测量输入线路电流，然后将实际有功电流与给定有功电流进行比较。
将实际无功电流与给定无功电流进行比较，并通过旋转转换和坐标转换（从三相到两相）来生成实际有功电流和无功电流。通过积分控制器，比例控制器和比较链接，可以对PWM进行调制，并打开和关闭IGBT生产所需的DC总线电压。电动机产生的功率通常从市电侧流向电动机侧，并且在电动机系统机构工作后，当直流母线电压升高时，它将产生从市电侧流向电网侧的功率，从而符合四个象限的运行[3]。
2.3上位机监控系统
使用监视软件和PLC可编程控制器来改善信号系统和卓越的监视系统。比如煤矿常见的使用2.5G双核，4G内存，500G硬盘驱动器组装PLC工程机械，则所选的PLC必须具有远程编程，分析和诊断的能力，并且必须安装A4格式的彩色打印机和液晶展示。在上层监控系统中借助相关的监控软件，通常可以完成其功能。所使用的监控软件不仅可以诊断提升机操作故障，还可以在屏幕上及时显示故障信息，以更好地记住控制器并保护升级机器。如果安装在上部监控系统中的打印机无法正常工作，则监控系统可以显示打印机故障状态。同时，在处理故障时，还将保留相应的记录，供操作员参考，有助于解决问题。除正常显示功能外，系统中安装的液晶显示器还可以同时显示多个屏幕。例如，通过记录煤矿提升机的实际运行次数和每日故障诊断信息，提升机电气控制系统的总体显示等可以在将来有效地处理类似的故障。
3结束语
在主提升中引入可编辑逻辑控制器，进一步增强了煤矿主提升系统的故障判断能力，同时也提高了系统的安全性，可靠性和生产效率。经过上述改进，矿井提升机电气控制系统电流，速度等指标进一步提高，生产效率，、安全保护、监控运行等功能也不断加强。
参考文献：
[1]刘龙.矿井提升机电控系统的基本功能与改进[J].山东煤炭科技,2017（01）:1-2.
[2]吴立刚.旋转编码器技术在控制中的应用[J].中国高新技术企业,2018（06）:51-52.
[3]柳毛继.高功率因数PWM整流器在串级调速系统中应用[D].电力电子与电力传动,2019（02）:1.