王子平，董德明，崔永普

（1.平頂山市特種設備檢測檢驗所，河南 平頂山 467001；2.平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院，河南 平頂山 467001）

礦井提升機電控系統(tǒng)PLC技術改造

王子平1，董德明2，崔永普1

（1.平頂山市特種設備檢測檢驗所，河南 平頂山 467001；2.平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院，河南 平頂山 467001）

對傳統(tǒng)的礦井提升機電控系統(tǒng)進行PLC技術改造，用PLC可編程序控制器取代原來的繼電器—接觸器有觸點邏輯電氣控制方式，實現(xiàn)數(shù)字程序化控制，提高了電控系統(tǒng)的安全可靠性，確保提升機安全高效運行。

提升機；電控系統(tǒng)；PLC

0 引言

平煤四礦主井提升機為4繩磨擦式交流提升機，型號為JKMK2.8×4，雙電機（2×800kW）拖動，JKMK/J型電控系統(tǒng)。高壓電路采用CG5型高壓換向器，轉子調速采用10級交流接觸器切換外加電阻，邏輯控制電路為繼電器接觸器組成的有觸點邏輯系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)分立元件連接復雜，出事故不易查找，安全保護單線控制，后備保護不齊全，可靠性差，觸點、觸頭空氣氧化接觸不良和電弧燒傷，事故率高；轉子調速性能差，沖擊電流大，機械碰撞及磨損嚴重，同時縮短了電機減速器、接觸器外加切換電阻等設備壽命；高壓換向器絕緣老化，遇陰雨潮濕天氣，短路放炮，嚴重威脅礦井提升安全，主井交流提升機電控系統(tǒng)PLC技術改造被列入平煤四礦2008年重大攻關項目。

1 技術改造方案

主控的PLC選用S7-300的最新型產(chǎn)品，其模塊之間通過PROFEBVS總線連接，簡化了電控系統(tǒng)結構，轉子可控硅多級編碼技術先進，性能可靠，系統(tǒng)設計合理，線路設計簡單可靠，外圍元件最簡化，電路保護低頻電源技術成熟，性能可靠穩(wěn)定，數(shù)字PID閉路，系統(tǒng)可靠性高、閉路效果好，數(shù)字雙線制保護與模擬信號保護，使保護功能更可靠、完善，可實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理。該項技術改造達到國內先進水平。

（1）高壓電源開關，高壓換向器真空化。高壓換向器設置正、反之間，高低壓之間機械電氣閉鎖，結構科學合理。真空化消弧特性好，絕緣狀態(tài)高。高壓換向器閉鎖消除了高低壓間、正反向間短路事故。

（2）轉子調速回路，采用可控硅20級編碼啟動專利技術，一是實現(xiàn)無觸點切換，避免觸頭拉弧燒損和噪音，二是啟動特性曲線平滑，沖擊電流小。

（3）低頻電源裝置 ，技術成熟，運行安全可靠。低頻拖動平穩(wěn),減少了對裝載、卸載系統(tǒng)裝備的機械沖擊。

（4）用S7-300型PLC控制器，取代原來的繼電器接觸器的有觸點邏輯控制方式，實現(xiàn)數(shù)字程序化控制，簡化了控制系統(tǒng)結構。設置雙PLC實現(xiàn)了兩線制保護。

（5）上位計算機顯示提升機運行狀況，各運行參數(shù)、保護狀態(tài)直觀明了，便于查找事故和維護，提升機實時監(jiān)控運行。

（6）有擴展功能，可與局域網(wǎng)連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理。

2 技術改造后的效果

主控的PLC，選用西門子S7－300型PLC的最新型產(chǎn)品，PLC模塊之間通過PROFEBVS總線連接，簡化了電控系統(tǒng)結構，轉子可控硅多級編碼技術先進，性能可靠，系統(tǒng)設計合理，線路設計簡單可靠，外圍元件最簡化，電路保護低頻電源技術成熟，性能可靠穩(wěn)定，數(shù)字PID閉路，系統(tǒng)可靠性高、閉路效果好，數(shù)字雙線制保護與模擬信號保護，使保護功能更可靠、完善，可實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理。該項技術改造達到國內先進水平。

自2008年9份投入運行以來，高壓真空柜、高壓真空換向柜，沒有出現(xiàn)真空管漏氣或粘聯(lián)故障，高壓換向器正反轉向、高低壓間發(fā)生短路、轉子調速回路快速熔解器、可控硅燒損等事故。提升機啟動沖擊電流小，調速性能好。低頻電源裝置自調試至今，沒有發(fā)生電器元件燒損事故，運行可靠，制動閉環(huán)效果好。PLC數(shù)字化程序控制，電控系統(tǒng)結構簡單，提升機運行狀況顯示直觀，易于查找事故和維修，提升機高效高質量運行。

（1）一次提升時間由原來的85s，減少為75s。

（2）提升機加速階段啟動電流在170～230A之間切換，啟動加速曲線平滑。

（3）外部電路結構簡單，只有10塊繼電器?？烧{閘閉環(huán)由PLC內部完成，外部調整簡單。

（4）過速保護。PLC內部設置速度繼電器，在絞車速度超過等速度115%時，安全閘動作。

（5）限速保護。PLC內部數(shù)字PID即時比較測速、給定信號、速度信號偏差超過設定速度的10%時，保護動作。

（6）定點限速保護。在接近井口11m處，設置定點限速保護，在通過此點速度2m/s以上時，安全閘動作。

3 效益分析

（1）改造后一次提升時間75s，與原先相比減少10s。測試核算，每提一勾少用電量3.2kWh，按年產(chǎn)量110萬t，10t/勾，電費0.44元/kwh計算，年節(jié)約資金110（萬t）÷10（t/勾）×3.2（kWh/勾）×0.44（元/kwh）＝15.488萬元。

（2）節(jié)約材料配件費：據(jù)統(tǒng)計，少消耗接觸器、繼電器、接觸器線圈，高壓換向器線圈、接點、消弧罩，轉子外加電阻等，節(jié)支11.3萬元。

（3）應用了可控硅20級編碼啟動技術后減少了啟動時大電流沖擊，延長了電機減速器，滾筒襯塊，提升繩等設備壽命，年節(jié)支約5萬元。

（4）節(jié)約了事故處理人工費：每年減少事故處理用工120工，每工40元，則120（工）×40（元/工）＝0.48萬元。

（5）降低了事故率，減少了事故影響時間：據(jù)統(tǒng)計，每年減少事故時間40h，影響產(chǎn)量4000t，利潤70元/t，則，4000（t）×70（元/t）＝28萬元。年節(jié)支創(chuàng)效60.268萬元。

4 結束語

主井提升機電控系統(tǒng)PLC改造后，數(shù)字化程序控制，取代了原系統(tǒng)中的繼電器、接觸器有觸點邏輯控制方式，簡化電控系統(tǒng)結構，保護齊全，提高了系統(tǒng)運行的可靠性，采用SCK組件編碼多級啟動，改善了提升機調速性能，減少了大電流沖擊引起的機械沖擊；高壓開關、高壓換向器真空化，杜絕了拉弧引發(fā)的短路事故；低頻電源裝置可靠運行，節(jié)約了大量電力電能；該系統(tǒng)性能好，運行穩(wěn)定，事故率低，維修量小，操作簡單，各種保護齊全，確保了礦井安全可靠提升。適用于老式交流提升機技術改造和新交流提升機配套，可在煤炭、冶金等行業(yè)推廣應用。

PLC Technical Reconstruction of Electric Control System of Mine Hoister

WANG Zi-Ping1，DONG De-Ming2，CUI Yong-Pu1
（1.Pingdingshan Special Equipment Inspection Testing Place,Pingdingsan Henan 467001，China；2.Henan Pingdingsan Industrial and Vocational College of Technology,Pingdingsan Henan 467001，China）

The mine hoist control system of the traditional PLC technology,PLC programmable controller to replace the relay-contactor electrical control mode of the original contact logic,digital program control,improve safety and reliability of electric control system of hoist, ensure safe and efficient operation.

hoist；electric control system；PLC

TP27

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.03.056

1002－6673（2014）03－148－02

2014－03－11

王子平 (1967-)，男，工程師，河南延津縣人?，F(xiàn)從事機電技術工作。