王建林 賈英杰

河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦 河北秦皇島 066000

1 廟溝鐵礦提升系統(tǒng)“電梯式”運行項目研究內容

1.1 提升機“電梯式”運行系統(tǒng)組成

全自動（“電梯式”無人值守）、半自動、手動、驗繩、檢修操作方式，同時具有操車系統(tǒng)監(jiān)控功能，形成閉鎖系統(tǒng)。

1.2 信號系統(tǒng)集成

“電梯式”無人值守信號系統(tǒng)主要由井口信號、各水平信號以及罐籠信號等三大系統(tǒng)組成。井口信號、井下信號及監(jiān)控系統(tǒng)的數據集中到井口控制中心，提升機信號系統(tǒng)與提升機控制系統(tǒng)互為閉鎖。信號系統(tǒng)采用先進PLC和遠程I/O單元構成，通過分布式總線，以無線網關或光纖連接以便靈活調整和擴展，網絡為環(huán)網形式，任意段通訊系統(tǒng)意外中斷時，系統(tǒng)報警并通過環(huán)網切換，避免全系統(tǒng)停車。

提升任務及種類：提物（礦石、材料、設備），提人，特運；驗繩及檢修，對罐（慢上，慢下）。礦井提升信號系統(tǒng)在各分水平設有獨立信號臺，能夠滿足對水平運行的要求，各水平信號發(fā)至地面控制系統(tǒng)，并在井口信號室、井下信號室、罐籠有數字顯示與音響提示，各中段信號間要有“可直接語音通話”功能等[1]。

罐籠內部包括充電裝置、無線視頻監(jiān)控裝置、無線語音對講裝置、選層裝置、照明等。罐籠內部設有無線基站，選用工業(yè)級無線網絡交換機構建無線網絡子系統(tǒng)，副井各水平設有水平基站，罐籠和基站之間實時通訊和數據交換，實現穩(wěn)定可靠的分布式網絡控制和統(tǒng)一管理。

礦井提升系統(tǒng)的可編程控制器采用千兆以太網交換機進行通訊，交換機需采用2光8電交換機，能夠實現環(huán)網冗余。

礦井提升機的控制系統(tǒng)采用ABB公司的ACS880系列原裝交直變頻柜，能夠滿足提升機四象限運行控制要求。

2 控制系統(tǒng)構成

2.1 PLC選型及控制方式

本系統(tǒng)采用西門子公司新研發(fā)的S7-1500系列產品，保證提升機控制系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)具有很高的可靠性。

本設計的礦井提升機“電梯式”運行采用2臺PLC，分別完成提升機的工藝控制及監(jiān)控任務。其中1臺PLC起主控作用，另1臺PLC起監(jiān)控作用，雖然2臺PLC承擔不同任務，但都具有對提升機運行的安全監(jiān)控功能，因而本系統(tǒng)具有雙重監(jiān)控功能，構成高安全可靠提升系統(tǒng)。

主控PLC主要負責采集提升機的提升機行程信號、操作聯鎖信號、閘控信號和井筒信號聯絡等信號，同時具有完善的監(jiān)控功能，能夠及時顯示重要故障、報警等。監(jiān)控PLC的作用是實時監(jiān)視提升機運行狀態(tài)，從而保證提升機安全可靠運行[2]。

主控、監(jiān)控PLC都能夠同時完整的監(jiān)視提升機控制系統(tǒng)，構成了提升機的多重監(jiān)控功能，極大地提高了提升機的安全性和可靠性。

提升機自動控制系統(tǒng)配有以太網和ProfibusDP總線，本系統(tǒng)能夠隨時根據需要進行擴展，并且能夠具備遠程控制功能。

2.2 CPU 選型

主控PLC采用CPU1516-2PN/DP處理器模板，主要負責采集操作、檢查信號以及操作和連鎖邏輯控制功能。監(jiān)控PLC采用CPU1516-2PN/DP處理器模板，具有通訊接口及計數器，完成監(jiān)控功能、通訊、位置、速度檢測。所有處理器模板都具有Profibus DP和以太網通訊接口，可與礦區(qū)管理網絡聯網，實現遠程監(jiān)視及控制。

2.3 提升機控制方式

廟溝鐵礦提升機“電梯式”運行控制系統(tǒng)采用以太網絡和PROFIBUSDP現場總線方式網絡構成。以太網絡將操作員站和所有PLC聯網（包括主控PLC、監(jiān)控PLC、信號系統(tǒng)），操作員站通過以太網與PLC進行數據采集，將各系統(tǒng)設備運行狀態(tài)在畫面上顯示和記錄。PROFIBUSDP現場總線負責連接主控、監(jiān)控可編程控制器、I/O站及傳動裝置，實現對各系統(tǒng)的控制和信號通信。

2.4 提升信號系統(tǒng)

“電梯式”提升機信號系統(tǒng)要嚴格按照國家標準《豎井罐籠提升信號系統(tǒng)安全技術要求》（GB16541）進行設計。在副井的井口、井底分別設置1臺信號臺，在控制機房設有顯示屏。信號設備選用防潮、防水的防護型等級，信號顯示柜安裝在各井口的絞車房內。通信網絡采用鎧裝屏蔽光纜連接，提高系統(tǒng)可靠性，避免電磁干擾。信號系統(tǒng)與操車系統(tǒng)之間的聯鎖信號能夠實現對接，提升信號系統(tǒng)配置一套備用系統(tǒng)，備用系統(tǒng)只能發(fā)出“緊?！薄ⅰ吧咸帷?、“下放”、“停車”、四個聲光信號。

2.5 UPS 電源

為確保自動化控制系統(tǒng)的正常運行及故障信息記錄，提升機配置一臺UPS不間斷電源裝置，可有效防止電網電源波動時對操作控制系統(tǒng)的干擾。UPS規(guī)格為3kVA，10分鐘后備。

2.6 檢測設備

采用3臺編碼器，分別安裝在電動機和導向輪上，以滿足傳動系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)對提升機速度、位置檢測及監(jiān)視的需要。2臺安裝于電動機軸上，檢測信號分別連接于傳動裝置和PLC裝置。1臺安裝于導向輪上，信號連接于PLC裝置[3]。

2.7 軸承及電機溫度檢測

提升機電機繞組和軸承安裝溫度檢測裝置，溫度檢測裝置采用Pt100鉑熱電阻，溫度變化通過熱電阻提供4-20ma電流信號接入PLC系統(tǒng)。對電機溫度溫度進行監(jiān)視，對超溫故障進行聲光報警，并與提升機控制系統(tǒng)進行閉鎖。

3 結語

廟溝鐵礦提升系統(tǒng)實現“電梯式”運行后，增加一套計算機遠程控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要對提升系統(tǒng)的運行控制、監(jiān)視、數據和資料進行管理，操作畫面采用西門子WinCC。操作站通過網絡采集PLC的過程數據，以圖文方式在彩色監(jiān)視器上顯示，實現對具體生產過程實時監(jiān)視、監(jiān)控、報警以及記錄。