PLC及变频控制在煤矿立井提升机中的研究应用

赵国飞

（内蒙古乌审旗中煤蒙大矿业有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

在采矿工程当中，需要进行各种设备与人员的输送，这时所应用到的机器就是煤矿立井提升机，其成为煤矿开采过程当中很多重要工作的设施基础。煤矿立井提升机主要由工作机构和控制系统组成，而随着自动化技术及变频控制技术的发展，煤矿立井提升机的应用也成为十分普遍的现象，并在新的需求出现时不断得以改善与发展。

1 在提升机调速装置中的应用

在传统的煤矿立井提升机当中，所采取的调速控制手段多为继电器控制，这种系统存在有一定的缺点：①在使用当中具有一定的工作负担，调速装置对保障人员安全及设备安全都具有十分重要的意义，因此需要经常进行检修和维护[1]。传统的继电器控制装置所依靠的多为采用触电的切断等手段来对速度进行具体控制，所以这种方法会使得触头磨损较快。②在成本方面，这种系统耗电较大，并且对安全的控制也不是很完善，因此利用PLC及变频控制进行提升机的调速控制能够有效解决以上问题。在成本方面，这种方式的耗电量相较于传统方式得到了有效的降低，并且也能够更大限度地保证安全。PLC及变频控制在提升机调速装置中的应用采用的是I/O的分布式设计，这种方式在不同的控制柜之间利用西门子PLC具有的工业通讯总线进行连接，便于检修及维护。③在安全的把控方面，能够满足国家相关的行业规定，并且采取双PLC的设计，可以对运行状态进行连续实时监控。

2 在PLC交—直—交变频矢量控制系统改造中的应用

传统的控制系统当中所采取的可控硅功率单元及高压配电单元、闸控系统等仍旧可以保障控制工作的有序进行，因此可以保留。但是为了升级性能、完善功能，在原有基础之上增加了交—直—交变频电控系统。这种电控系统主要组成部分包含主控PLC S7-400系统等装卸载控制系统，这些控制系统都是基于PLC及变频技术所研制出来的新系统。这些系统的优点主要体现为能够针对提升机在运行过程中所需要进行的数据分析运算、信号控制快速开展工作，并且针对各种故障的信息进行快速的反应。

将提升机的控制系统当中利用全数字化的方式，能够有效促进控制系统安全性和准确性方面的提升。提升机在工作的过程当中可能会出现一些故障，或者是在运行中出现一些违背计划的现象，这些情况一旦发生，利用PLC交—直—交变频矢量控制系统就能够得到有效的监控，并且进行及时的处理。

3 在立井提升机电控安全回路中的应用

在煤矿立井提升机电控安全回路当中利用PLC技术，能够有效解决传统继电器应用过程中所带来的一些问题。例如，在使用传统的继电器进行电控回路监控的过程当中，可能会由于部分节点的工作问题，导致安全继电器的失电，进而又会引发一系列的外部机械动作，正常工作时产生故障的概率较高，因此进行改造是十分必要的。利用PLC技术进行改造后的JKM5*6（IV）提升机在使用的过程当中针对传统的提升机电控系统安全回路故障出现频繁并且较难彻底解决的问题进行了如下改造：由两个PLC及外部高压开关柜返节点共同构成，这样能够在一定程度上提升工作的性能及稳定性；在监控机方面，利用一个s7-300型的PLC进行提升机整体速度的提升，并且在提升速度的同时实现质量的保障[2]。在具体使用的过程中，不仅能够大大降低维修的难度，还能够降低这项装置检修的相关工作量，发生故障的次数也大大减少。

4 PLC交流变频电控装置的应用

就使用传统的交流异步电动机进行矿井提升机调速工作来说，最为突出的缺点就是在工作运行的稳定性方面表现较差。利用传统的交流异步电动机进行矿井提升工作，主要采取的调速手段包含变极调速、定子调压调速和转子串电阻调速，而在目前科技发展的状况之下，利用PLC交流变频电控装置进行调速，有效地提升了提升机减速、加速所用的时间，也能够在安全性能上作出高质量的保障。提升机在工作中主要分为上提和下放，在这两种工作的途中需要对速度进行测量，而利用PLC的D/A转换模块进行速度测量，与传统方式相比有效提升了数字的准确性，因此在编码器测量过程中也提升了对于工作安全的保障。提升机工作中，不同状态之下所需要的电动机力矩也是有差别的，所以计算工作显得十分重要。

5 PLC防爆变频电控系统的应用

在使用煤矿提升机的过程中，针对煤矿作业的特点需要使用防爆变频装置。在应用新型煤矿提升机的过程中采用了PLC防爆变频电控系统，这种系统的优点是有效解决了电网谐波污染的行业难题，防止因煤矿提升机使用对整个电网造成的波动，并且在使用提升机的过程当中，利用PLC防爆变频电控系统能够有效地降低所使用的电量。实践研究表明，相较于传统的用电系统，这种利用PLC技术的变频电控系统能够节约30%左右的电量，为整个企业的发展有效地节约成本，进而创造出更好的经济效益。在安装使用的过程当中，必须保证符合国家相关的《煤矿安全规程》，同时在变频调速工作过程中，变频电控系统具有较为完善的故障检测能力，能够针对工作运行中产生的故障进行自我感知并作出反应，便于管理人员快速找到故障源进行修正维护，以提升整体的工作效率和工作质量。

6 结论

总的来说，鉴于煤矿开采工作现状，在煤矿立井提升机中应用PLC及变频控制技术是必要的手段，但是并不局限于目前的发展状况。煤矿立井提升机是一种十分复杂并且用途广泛的机器，而煤矿开采业随着科技的发展也逐渐呈现出新的特点与需求，面对这些问题，需要不断通过理念创新和科技进步进行改造和完善，促使煤矿开采业高效率、高质量地发展。

［1］李剑峰.PLC及变频控制在煤矿立井提升机中的研究应用［J］.变频器世界，2017（02）：83-87.

［2］黄德明.PLC控制技术和直流调速晶闸管变频技术在煤矿暗斜井提升机防爆变频改造中的应用分析［J］.企业技术开发，2014，33（15）：53，55.