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摘要：以提升機電控系統設計為對象開展探究。在分析電控系統整體設計的基礎上，分別對系統的硬件構成和軟件構成開展針對性的分析研究，希望能夠為其他礦井相似工程的開展提供借鑒與參考。
關鍵詞：煤礦；提升機；電控系統；變頻調速裝置
提升機是井下煤礦回采作業中礦物、人員及其他物資運輸的關鍵工具，其運行的安全、有效對整個礦井經濟效益的獲得和作業人員的安全有著關鍵的直接影響。過去，傳統的提升機調速均采用電機轉子串電阻調節的方式，這種方式不僅工藝繁復，而且在使用中極易導致電氣控制設備損毀，同時無法開展無級調速，因此對設備運行有著較強的沖擊性。鑒于此，運用PLC變頻技術實現對提升機運行速度的有效調控，能夠在簡化系統構造、提升運行穩定性的同時實現無極平滑調速，從而為礦井綜合效益的有效提升提供堅實保障[1]。本次研究運用PLC控制技術，設計一種以PLC為核心處理裝置的提升機電控系統，并對系統主要模塊進行翔實的設計分析，以便更好地提高提升機運行效益。
1電控系統整體設計
電控系統一直是煤礦井下提升機最為核心的構成要素，其運行控制取決于核心處理裝置和變頻調速系統。本次設計選擇兩套型號為S7-300的PLC裝置作為系統核心處理裝置。圖1所示即為電控系統整體設計方案示意圖。完整的電控系統構成組件包括PLC控制箱、電源柜、電阻柜、配電柜和觸摸屏等。其中，PLC控制箱是核心組件，其配設的兩套PLC裝置有兩種功能，即選擇提升機日常運行的控制模式（手動控制或自動控制）和實時監測系統運行狀態；電源柜的功能是對系統速度進行調控，具有能量回饋的功能；電阻柜的功能是為提升機減速或停止提供制動力；配電柜的功能是為外圍電路及各控制電路供電；觸摸屏的功能是實時顯示設備運行狀態信息，主要信息包括速度、電流、電壓、溫度、壓力等[2]。
2系統硬件構成分析
本次所設計提升機電控系統的關鍵硬件構成部分有電路系統、PLC控制系統、變頻調速裝置及通信系統等。
2.1電路系統分析
此次設計的電控系統電路結構如圖2所示，主要構成模塊為CPU模塊、接口模塊、通信模塊、電源模塊及編碼模塊。其中，CPU模塊用于實時采集提升機運行狀態信息，執行控制中心所發出的指令，并實時儲存系統的運行數據；接口模塊也稱“數據交換模塊”，用于系統與其他設施間的數據交互；通信模塊用于實現上位機、PLC、I/O（輸入/輸出）接口及其他裝置間的通信；電源模塊用于向外接設備供電，能夠根據實際使用需求將高壓交流電轉變為不同的低壓直流電；編碼模塊用于對系統各個文本信息進行編輯，所用編碼裝置為STEP7[3]。
2.2PLC控制系統分析
此次設計的PLC控制系統為雙PLC控制系統，系統運行的穩定性和可靠性顯著提升，其回路設計有兩套不同的安全回路，分別用于由軟件程序運行和由繼電裝置開關串聯而成的硬件回路運行；同時，其采用I/O接口分配模式，使得I/O接口分別對應不同的運行型號，有效規避了控制中的誤操作現象，提升了穩定性。
2.3變頻調速裝置分析
變頻調速裝置是整個系統設計的關鍵一環，其運行質量對整個提升機變頻調速運行質量有著直接的影響。為充分保障提升機運行的有效性，全面滿足礦井生產實際需求，此次設計中選用“交-直-交”的變頻調速方案，所用的變頻裝置為SM150型電壓源型變頻裝置，其不僅結構簡潔、運行效率高，而且具有更高的承受能力，可以承載更大的電容和電壓[4]。此外，為最大程度保障提升機運行精準度和動態響應特性，系統結構選用三電平的二極管鉗位結構，采用SVP-WM矢量控制法。
2.4通信系統分析
本次所設計系統的通信構成部分需要型號為MPI的多點接口通信協議。該協議具備32個節點，通信速率最大可為12MB/s，能夠充分滿足提升機使用需求。
3系統軟件構成分析
系統所用軟件均基于WinCC平臺或STEP平臺編輯而成，其編輯方式均為結構化方式，一個完整程序由多個子程序組成，每個子程序均通過編輯平臺獨立編輯而成。圖3所示即為提升機電控系統應用流程圖。完整的系統軟件包括輔機啟動、啟動動作準備、安全回路和機車操作等環節。
3.1輔機啟動
井下提升機的電機與提升系統的動力裝置、油泵等輔助裝置之間存在連鎖關系，當開啟提升機電機時，要先啟動各個輔助裝置，設計的輔助啟動程序就是用于對動力制動裝置、油泵等組件進行啟動操控，而這些輔機的有效啟動是確保提升機順利運行的必要前提[5]。
3.2啟動動作準備
啟動動作準備程序的功能是對提升機是否具備運行啟動條件進行合理判定，當提升機滿足正式動作的所有先決條件后，啟動準備程序便會發出指令，從而操控系統開啟提升機。
3.3安全回路
安全回路的功能是調控系統軟件回路及硬件回路，其能夠對提升機運行中存在的故障隱患予以及時監測，進而及時控制系統進行安全倒車，控制提升機速度，確保運行的有效性和安全性。同時，軟件回路會發出閉鎖報警信號，提醒作業人員及時調整控制系統，確保運行安全。另外，程序還配設有故障記憶存儲功能，一旦確定系統故障數據恢復至正常狀態，系統則會自動解除安全制動，恢復正常運行速度。
3.4機車操作
提升機電控系統的正式運行操控包括手動和自動兩種模式，其中，手動模式下必須由作業人員親自操控，進行速度調控；自動模式下則是通過PLC對系統運行狀態進行實時自動監測，從而對系統運行速度進行調控，確保其速度始終處于安全允許范圍內[6]。
4結語
提升機作為礦井生產運行的關鍵性基礎設施，其運行質量對礦井生產安全有著直接的影響。而運用現代化信息技術，構建高效的提升機電控系統，確保系統運行的持續、穩定，是提升礦井運輸綜合能力的直接有力舉措。礦井管理者應當高度重視相關問題，在生產中結合實際，積極引進先進技術，設計與礦井生產實際相匹配的提升機電控系統，實現系統運行的持續、高效，提升礦井綜合效益。
參考文獻：
［1］劉海富.礦用提升機控制系統設計分析［J］.機械管理開發，2019，34(3)：208-210.
［2］程云澤.基于PLC的礦井提升機變頻控制系統研究［J］.石化技術，2019，26(3)：270.
［3］朱相羽，徐昕煒.變頻調速提升機PLC的控制設計研究［J］.現代信息科技，2019，3(2)：50-52.
［4］謝紹偉.ASCS電氣控制系統在煤礦提升中的應用［D］.西安：西安科技大學，2018.
［5］王斌.礦井提升機變頻調速控制系統設計［D］.西安：西安科技大學，2018.
［6］喬志軍.變頻調速技術在礦井提升機中的應用［J］.礦業裝備，2018(1)：74-75.
作者:栗中華 單位:同煤浙能麻家梁煤業有限責任公司