文/萬(wàn)道偉，丁集煤礦運(yùn)輸區(qū)

1 引言

煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)效率、自動(dòng)化水平、綜合成本等，而做為煤礦輔助運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度絞車運(yùn)輸，長(zhǎng)期以來是輔助運(yùn)輸?shù)闹饕侄?，這種運(yùn)輸方式不僅安全系數(shù)低、生產(chǎn)效率差、同時(shí)綜合管理成本高，是安全管理的難點(diǎn)，一直是整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)，究其原因除了煤礦井下運(yùn)輸?shù)膹?fù)雜性外，更重要的是設(shè)備及方式的落后。近年來無(wú)極繩絞車、單軌吊等運(yùn)輸新技術(shù)得以飛速的發(fā)展和推廣，其中無(wú)極繩絞車以其提升能力大、適應(yīng)型強(qiáng)、操控簡(jiǎn)單、安全系數(shù)高等優(yōu)越的性能深受歡迎。新的運(yùn)輸方式結(jié)束了傳統(tǒng)一巷道，一采區(qū)多部絞車連續(xù)接替運(yùn)輸?shù)臍v史，節(jié)省大量的人力、物力及風(fēng)險(xiǎn)成本，提高了煤礦的生產(chǎn)效率。煤礦生產(chǎn)及運(yùn)輸系統(tǒng)的復(fù)雜性決定煤礦運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，井下機(jī)電設(shè)備除了應(yīng)該具備的過流、過壓、欠壓、短路、過載、斷相等電氣保護(hù)功能外，無(wú)極繩絞車還必須能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、時(shí)時(shí)加減速、平穩(wěn)停車、平穩(wěn)起車、定點(diǎn)停車、防過卷、過速、防掉道等保護(hù)?，F(xiàn)有的電磁真空啟動(dòng)器全壓直啟及機(jī)械制動(dòng)控制方式啟停車平穩(wěn)性差，特別是大噸位液壓支架整架運(yùn)輸時(shí)，速度突變形成的沖擊特別容易造成車輛掉道，同時(shí)在過特殊地段時(shí)，不能調(diào)節(jié)其速度，點(diǎn)動(dòng)調(diào)車控制性差，故可靠的絞車調(diào)速控制需求迫在眉睫。

2 無(wú)極繩絞車變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的組成

無(wú)極繩絞車的運(yùn)行控制，目前完全是由特定的操作人員根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行操作控制的，所以操作控制臺(tái)是必須的，操作控制臺(tái)相當(dāng)于一個(gè)人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)，操作人員根據(jù)操作臺(tái)上反映的實(shí)時(shí)信息作出恰當(dāng)?shù)牟僮?。操作臺(tái)上的信息由外圍傳感器、執(zhí)行器、供配電設(shè)備(饋電開關(guān)、閘電機(jī)、照明綜保等)、聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)(預(yù)告系統(tǒng)、打點(diǎn)裝置或漏泄系統(tǒng)等)、變頻調(diào)速控制器等設(shè)備通過各種方式提供相關(guān)信息。

由于外圍設(shè)備多，有的外圍設(shè)備提供的信息在形式（接點(diǎn)容量、電壓等級(jí)、電流大小等)上不能直接與變頻調(diào)速控制器聯(lián)系，即使形式上完全兼容，因?yàn)橥馔O(shè)備多，不能將所有設(shè)備一一接入變頻調(diào)速控制器中去，并且煤礦是一個(gè)特殊行業(yè)，需要進(jìn)行安全隔離或本安化處理。另外，絞車的運(yùn)行需要專門的操作人員來操作控制?；谝陨显?，采用本安型操作控制臺(tái)：①匯接包括變頻調(diào)速控制器在內(nèi)所有設(shè)備信息集中在一起；②對(duì)部分外圍設(shè)備提供的電氣信號(hào)或參數(shù)進(jìn)行集中處理；③提供一個(gè)人機(jī)界面，將各種有用信息或參數(shù)顯示在操作臺(tái)上，同時(shí)配置操作機(jī)構(gòu)，讓操作人員根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行恰當(dāng)操作控制。

考慮變頻調(diào)速控制器在滿載運(yùn)行時(shí)本身產(chǎn)生的諧波成分，這對(duì)于操作控制臺(tái)的抗干擾能力提出較高的要求，一般選用抗干擾能力強(qiáng)的工業(yè)級(jí)PLC作為控制及信息處理核心單元。由于各種傳感器、執(zhí)行器、變頻調(diào)速控制器及相關(guān)配電輔助設(shè)備的所有電氣參數(shù)均要匯集到控制臺(tái)，所以要求PLC有模擬量接口、開關(guān)量無(wú)源節(jié)點(diǎn)、通信接口。位置傳感器主要防止絞車過卷(機(jī)頭、機(jī)尾)，它提供信號(hào)給操作控制臼，以便實(shí)現(xiàn)緊急停車，以防止過卷：速度傳感器以脈沖輸出。

3 變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法

變頻調(diào)速控制器對(duì)外電氣接口多種多樣：有接點(diǎn)信號(hào)、模擬量信號(hào)、通信方式，而且都是雙向的，即接點(diǎn)信號(hào)既可以向外提供，變頻調(diào)速控制器本身也可以檢測(cè)外圍設(shè)備輸入的無(wú)源接點(diǎn)信號(hào)：模擬量信號(hào)同樣如此，一般有2種形式：0～5(10） V電壓信號(hào)，0(4)～20 A電流信號(hào)；通信方式因不同廠家或同一廠家不同型號(hào)產(chǎn)品而通信協(xié)議各不相同。

3.1 起、停和正、反轉(zhuǎn)控制

對(duì)于變頻調(diào)速控制器起、停和正、反轉(zhuǎn)控制容易實(shí)現(xiàn)。一般變頻調(diào)速控制器的起、停和正、反轉(zhuǎn)控制有3種：面板控制、通信控制、無(wú)源接點(diǎn)控制。變頻調(diào)速控制器的面板是由變頻調(diào)速控制器內(nèi)部供電，面板與變頻調(diào)速控制器之間同樣通過通信方式來完成，通信距離受通信方式限制，所以實(shí)現(xiàn)起來成本比較高。由于變頻調(diào)速控制器本身產(chǎn)生的電磁干擾比較大：其次不同廠家或同一廠家不同型號(hào)產(chǎn)品的通信方式各不相同：而煤礦井下是一種特殊環(huán)境，所有電氣產(chǎn)品進(jìn)入必須取得防爆合格證和煤安證，一旦取得兩證后產(chǎn)品必須按送審樣機(jī)加T生產(chǎn)。

3.2 速度調(diào)節(jié)控制

關(guān)鍵問題是如何控制變頻調(diào)速控制器的速度，絞車在運(yùn)行過程中會(huì)根據(jù)負(fù)載情況、運(yùn)行方向、位置等不同，要求絞車運(yùn)行速度可能相應(yīng)改變。對(duì)于速度控制，一般變頻調(diào)速控制器也有3種控制方式：通信、接點(diǎn)、模擬量等。

接點(diǎn)控制只能進(jìn)行分段實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)接點(diǎn)位的多少，將變頻調(diào)速控制器的運(yùn)行速度分成幾段：比如有兩位接點(diǎn)，速度可分成4段，三位接點(diǎn)，速度可分成8段.......依次類推，由于變頻調(diào)速控制器的接點(diǎn)數(shù)不可能無(wú)限多，所以在控制變頻調(diào)速控制器速度時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制：

模擬量方式：在操作臺(tái)上設(shè)置一個(gè)操作桿。操作桿可以在一定范圍內(nèi)移動(dòng)，操作桿內(nèi)置電位器，通過操作操作桿改變電位器的阻值：將變頻調(diào)速控制器的電壓控制速度的模擬量信號(hào)接人操作桿內(nèi)置電位器的三端。規(guī)定操作桿移動(dòng)的方向，這樣，操作桿處于不同的位置，電位器中間抽頭的輸出不同的電壓值，從而在變頻調(diào)速控制器的速度給定端子上得到連續(xù)變化的電壓信號(hào)，達(dá)到控制變頻調(diào)速控制器速度的目的。當(dāng)然要注意電氣上的隔離。但這種方式一是可能受到距離的限制：二是安全性能不高。

采用通信方式即可解決速度控制問題，同時(shí)，對(duì)變頻調(diào)速控制器的起、停和正、反轉(zhuǎn)控制等所有要求控制的內(nèi)容均可全部文現(xiàn)，這樣減少了變頻調(diào)速控制器與操作控制臺(tái)之間的連接電纜，既降低系統(tǒng)成本。又處理好通信的抗十?dāng)_問題，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著煤礦現(xiàn)代化水平越來越高，生產(chǎn)規(guī)模也越來越大，運(yùn)輸量急劇增加，除了帶式輸送機(jī)作為煤礦井下主要的運(yùn)輸設(shè)備之外，膠輪車、無(wú)極繩絞車、猴車等多種輔助運(yùn)輸設(shè)備也逐年增加。將變頻調(diào)速控制器運(yùn)用于煤礦無(wú)極繩絞車控制系統(tǒng)之中，由于變頻調(diào)速控制器有很好的調(diào)速性能，充分發(fā)揮其性能對(duì)于提高煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性及成本控制都有極大好處。