摘要：以提升机电控系统设计为对象开展探究。在分析电控系统整体设计的基础上，分别对系统的硬件构成和软件构成开展针对性的分析研究，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。
关键词：煤矿；提升机；电控系统；变频调速装置
提升机是井下煤矿回采作业中矿物、人员及其他物资运输的关键工具，其运行的安全、有效对整个矿井经济效益的获得和作业人员的安全有着关键的直接影响。过去，传统的提升机调速均采用电机转子串电阻调节的方式，这种方式不仅工艺繁复，而且在使用中极易导致电气控制设备损毁，同时无法开展无级调速，因此对设备运行有着较强的冲击性。鉴于此，运用PLC变频技术实现对提升机运行速度的有效调控，能够在简化系统构造、提升运行稳定性的同时实现无极平滑调速，从而为矿井综合效益的有效提升提供坚实保障[1]。本次研究运用PLC控制技术，设计一种以PLC为核心处理装置的提升机电控系统，并对系统主要模块进行翔实的设计分析，以便更好地提高提升机运行效益。
1电控系统整体设计
电控系统一直是煤矿井下提升机最为核心的构成要素，其运行控制取决于核心处理装置和变频调速系统。本次设计选择两套型号为S7-300的PLC装置作为系统核心处理装置。图1所示即为电控系统整体设计方案示意图。完整的电控系统构成组件包括PLC控制箱、电源柜、电阻柜、配电柜和触摸屏等。其中，PLC控制箱是核心组件，其配设的两套PLC装置有两种功能，即选择提升机日常运行的控制模式（手动控制或自动控制）和实时监测系统运行状态；电源柜的功能是对系统速度进行调控，具有能量回馈的功能；电阻柜的功能是为提升机减速或停止提供制动力；配电柜的功能是为电路及各控制电路供电；触摸屏的功能是实时显示设备运行状态信息，主要信息包括速度、电流、电压、温度、压力等[2]。
2系统硬件构成分析
本次所设计提升机电控系统的关键硬件构成部分有电路系统、PLC控制系统、变频调速装置及通信系统等。
2.1电路系统分析
此次设计的电控系统电路结构如图2所示，主要构成模块为CPU模块、接口模块、通信模块、电源模块及编码模块。其中，CPU模块用于实时采集提升机运行状态信息，执行控制中心所发出的指令，并实时储存系统的运行数据；接口模块也称“数据交换模块”，用于系统与其他设施间的数据交互；通信模块用于实现上位机、PLC、I/O（输入/输出）接口及其他装置间的通信；电源模块用于向外接设备供电，能够根据实际使用需求将高压交流电转变为不同的低压直流电；编码模块用于对系统各个文本信息进行编辑，所用编码装置为STEP7[3]。
2.2PLC控制系统分析
此次设计的PLC控制系统为双PLC控制系统，系统运行的稳定性和可靠性显著提升，其回路设计有两套不同的安全回路，分别用于由软件程序运行和由继电装置开关串联而成的硬件回路运行；同时，其采用I/O接口分配模式，使得I/O接口分别对应不同的运行型号，有效规避了控制中的误操作现象，提升了稳定性。
2.3变频调速装置分析
变频调速装置是整个系统设计的关键一环，其运行质量对整个提升机变频调速运行质量有着直接的影响。为充分保障提升机运行的有效性，全面满足矿井生产实际需求，此次设计中选用“交-直-交”的变频调速方案，所用的变频装置为SM150型电压源型变频装置，其不仅结构简洁、运行效率高，而且具有更高的承受能力，可以承载更大的电容和电压[4]。此外，为最大程度保障提升机运行精准度和动态响应特性，系统结构选用三电平的二极管钳位结构，采用SVP-WM矢量控制法。
2.4通信系统分析
本次所设计系统的通信构成部分需要型号为MPI的多点接口通信协议。该协议具备32个节点，通信速率最大可为12MB/s，能够充分满足提升机使用需求。
3系统软件构成分析
系统所用软件均基于WinCC平台或STEP平台编辑而成，其编辑方式均为结构化方式，一个完整程序由多个子程序组成，每个子程序均通过编辑平台独立编辑而成。图3所示即为提升机电控系统应用流程图。完整的系统软件包括辅机启动、启动动作准备、安全回路和机车操作等环节。
3.1辅机启动
井下提升机的电机与提升系统的动力装置、油泵等辅助装置之间存在连锁关系，当开启提升机电机时，要先启动各个辅助装置，设计的辅助启动程序就是用于对动力制动装置、油泵等组件进行启动操控，而这些辅机的有效启动是确保提升机顺利运行的必要前提[5]。
3.2启动动作准备
启动动作准备程序的功能是对提升机是否具备运行启动条件进行合理判定，当提升机满足正式动作的所有先决条件后，启动准备程序便会发出指令，从而操控系统开启提升机。
3.3安全回路
安全回路的功能是调控系统软件回路及硬件回路，其能够对提升机运行中存在的故障隐患予以及时监测，进而及时控制系统进行安全倒车，控制提升机速度，确保运行的有效性和安全性。同时，软件回路会发出闭锁报警信号，提醒作业人员及时调整控制系统，确保运行安全。另外，程序还配设有故障记忆存储功能，一旦确定系统故障数据恢复至正常状态，系统则会自动解除安全制动，恢复正常运行速度。
3.4机车操作
提升机电控系统的正式运行操控包括手动和自动两种模式，其中，手动模式下必须由作业人员亲自操控，进行速度调控；自动模式下则是通过PLC对系统运行状态进行实时自动监测，从而对系统运行速度进行调控，确保其速度始终处于安全允许范围内[6]。
4结语
提升机作为矿井生产运行的关键性基础设施，其运行质量对矿井生产安全有着直接的影响。而运用现代化信息技术，构建高效的提升机电控系统，确保系统运行的持续、稳定，是提升矿井运输综合能力的直接有力举措。矿井管理者应当高度重视相关问题，在生产中结合实际，积极引进先进技术，设计与矿井生产实际相匹配的提升机电控系统，实现系统运行的持续、高效，提升矿井综合效益。
参考文献：
［1］刘海富.矿用提升机控制系统设计分析［J］.机械管理开发，2019，34(3)：208-210.
［2］程云泽.基于PLC的矿井提升机变频控制系统研究［J］.石化技术，2019，26(3)：270.
［3］朱相羽，徐昕炜.变频调速提升机PLC的控制设计研究［J］.现代信息科技，2019，3(2)：50-52.
［4］谢绍伟.ASCS电气控制系统在煤矿提升中的应用［D］.西安：西安科技大学，2018.
［5］王斌.矿井提升机变频调速控制系统设计［D］.西安：西安科技大学，2018.
［6］乔志军.变频调速技术在矿井提升机中的应用［J］.矿业装备，2018(1)：74-75.
作者:栗中华 单位:同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司