矿井提升机电控系统设计与实践
矿井提升机电控系统设计方案研究
矿井提升机电控系统设计方案研究目前，矿井提升机操作人员对该机械的电控系统的要求逐渐提高。
良好的矿井提升机电控系统能够保证提升机的工作性能和保障相关工作人员的生命安全，在发生故障前及时预警并自行制动，避免或减少造成采矿设备损坏以及操作人员的伤亡，因此提高矿井提升机电控系统的安全稳定性能是一件迫在眉睫的事情。
本文通过对某矿区矿井提升机电控系统进行全新的设计，采用直流可逆调速系统控制提升机运行，取得了较好的实践效果。
1矿井情况本文研究对象选取某生产能力为380万t/年岩矿的矿山，该矿山的采矿工作采用竖井开拓方式，其中有一条主井作为矿区的主要运输通道，主井深250m，平均爬升速度为6m/s。
现采用主井提升设备，型号为JKMD3.5X4，为多绳落地提升设备，功率为2240kW。
工作时，电机转数设置为每分钟45r。
提升机在主井距地表123m处进行安装，其容量为两个矿用多绳箕斗。
现就该提升机的硬件条件来选择相应的电控系统设计方案。
2矿井提升机电控系统的方案分析我国矿井提升机的系统设计，可选用我国目前在技术较为成熟的直流可逆调速方法、交流变频调速方法。
需结合提升设备具体状况选择适合的方法处理，上述两种方法均能加强工作人员对矿井提升机系统的控制，提高矿井提升机的安全性和稳定性。
2.1直流可逆调速方法的分析。
直流可逆调速方法，能结合提升设备自身的功率，将直流调速磁场设置为恒定的状态，电枢换向方法分成6脉动和12脉动两种主回路。
为满足不同功率提升机的不同效率，并降低谐波危害的使用要求，功率小于500kW的提升机，建议选择6脉动方法处理，针对功率＞500kW提升设备来讲，可考虑使用12脉动方法，以便保证设备工作的效率和安全性。
结合本研究所选提升机的实际功率，在此处需要选择12脉动方案来对提升机电控系统进行设计。
2.2交流变频调速方案介绍。
在功率为600～2000kW 的交流电动机运行电控系统进行方案设计时，一般会通过高压变频器，以绕线式异步电动设备，做好设备的控制、调速工作。
论文12矿井提升机电控系统原理设计
矿井提升机电控系统原理设计摘要我国矿井提升机大多是采用交流异步电机拖动，其电气控制系统采用转子串、切电阻调速，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。
本文以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为依据，对矿井交流提升机电控系统进行研究设计，由可编程控制器(PLC)代替继电器-接触器构成的逻辑控制装置。
其中简单介绍了国内外矿井提升机发展概况，提升机机械结构、工作原理，分析了其技术经济性。
对于PLC的控制原理及应用做了一般性的介绍。
详述了提升机电控系统和调速原理，如：测速部分和保护部分。
本文以TKD-NT 单绳缠绕式矿井提升机为例，提出了研究设计方案，并且在实践中成功实施。
PLC电控系统实现了对提升过程的程序控制，精度高；实现了速度、电流以及矢量的数字交换等，对提升机进行闭环调节；实现行程、速度等重要参数及提升状态的监视；实现无触点控制，寿命长，可靠性大大提高，具有良好的控制监视系统；实现了显示、记录等有关数据的全部自动化。
关键词：矿井交流提升机，PLC，调速，电控技术研究THE DESIGN OF ELECTRIC CONTROL SYSTEMBASED ON MINE ELEVATORABSTRACTIn China, mine elevator whose electric control system uses speed regulation by means of stringing and slicing the rotor resistance, and it constitutes the logic control device by the relay and contactor adopting the means of the drive of AC asynchronous motor in most cases. This paper which studies and designs the electric control system of AC mine elevator, adopting PLC which takes the place of the logic control device constituted by the relay and contactor takes the security, reliability, high efficiency, economy as a starting point, and takes the reliability principle as the basis. There into, this paper gives a brief introduction on the development of mine elevator in home and abroad, its framework and theory, while doing some economic study. Then, it introduces the theory and application of PLC simply. On the side, it goes into particulars about electric control system, for example, speed measurement and safeguard. This paper sets TKD-NT elevator for an example, proposes the research and design plan which puts in practice successfully. The electric control system based on PLC has carried out the procedure control of hoist process and high accuracy, closed-cycle control of mine elevator through speed, electric current as well as digital switching of vector and so on, the monitor of important parameters such as the distance of travel, speed, the state of hoist. In addition, the system also has carried out contact less control, long life-span, reliability greatly improved, good control supervisory system and completely automation of relevant data’s demonstration, recording and so on.KEY WORDS: AC mine elevator, PLC, speed regulation, electric controltechnology research目录前言 (1)第1章国内外矿井提升机发展概述 (2)§1.1国外矿井提升机现状 (2)§1.2我国矿井提升机电气控制系统的现状 (2)第2章提升机机械结构及工作原理 (4)§2.1机械结构 (4)§2.2工作原理 (5)第3章串电阻调速系统 (7)§3.1串电阻调速系统原理 (7)§3.2串电阻调速程序 (8)第4章提升机电控系统构成 (14)§4.1引言 (14)§4.2主回路 (15)§4.3测速回路 (16)§4.4安全回路 (16)§4.5控制回路 (18)§4.5.1 信号回路 (18)§4.5.2 电机正反转回路 (18)§4.5.3 制动回路 (19)§4.5.4 转子电阻控制回路 (19)§4.6监控系统 (20)§4.6.1 上位机 (20)§4.6.2 操作台 (21)第5章PLC 操作主控系统原理及应用 (22)§5.1PLC系统组成 (22)§5.2各单元基本特点 (22)第6章技术经济性分析 (24)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)前言矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着矿石、物料、人员等的重要运输责任。
矿井提升机控制系统设计
矿井提升机控制系统设计矿井提升机是矿山生产过程中的重要设备，其控制系统设计的优劣直接关系到生产安全和生产效率。
本文将介绍矿井提升机控制系统设计的相关关键技术，并探讨优化方法。
矿井提升机控制系统主要包括电气控制系统和液压控制系统。
电气控制系统主要负责运行监测和故障诊断，而液压控制系统则承担着载荷控制和速度控制等功能。
为了确保提升机的安全与稳定，控制系统需满足高精度、快速响应、可靠性高等要求。
在控制系统的设计过程中，通常采用多种控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制简单易行，但对参数调整要求较高；模糊控制能够处理不确定性和非线性问题，但计算复杂度较高；神经网络控制能够自适应地处理复杂的非线性过程，但训练时间较长，且对数据要求较高。
针对不同控制算法的优缺点，我们可以采用混合控制策略，将多种控制方法结合起来，实现优势互补。
例如，可以将PID控制和模糊控制相结合，或者将模糊控制和神经网络控制相结合，以提高控制系统的性能。
在控制系统设计中，还应充分考虑实时监控和故障诊断功能。
通过在系统中加入传感器和监测模块，实现对提升机运行状态的实时监测，及时发现并处理潜在问题，以避免事故发生。
为了提高系统的可靠性，应选择高可靠性、高稳定性的硬件设备，并加强系统的抗干扰设计。
矿井提升机控制系统设计是矿山生产中的重要环节，其优劣直接关系到矿山的安全生产和生产效率。
在设计中，应充分考虑系统的实际情况和需求，选择合适的控制算法和硬件设备，并加强实时监控和故障诊断功能，以实现提升机的安全、稳定、高效运行。
同时，随着科技的不断发展，应积极引入新的技术手段，对控制系统进行持续优化和改进，以适应不断提升的生产需求。
未来的研究可以从以下几个方面展开：进一步研究矿井提升机控制系统的动态特性和鲁棒性，以提高系统的适应性和稳定性。
针对矿井提升机运行过程中的复杂环境和恶劣条件，研究更加可靠、高效的故障诊断方法。
结合人工智能和大数据技术，实现提升机控制系统的智能化和自适应化，提高生产效率。
浅析矿井提升机电气控制系统应用及改造
C omputer automation计算机自动化浅析矿井提升机电气控制系统应用及改造刘 健，刘 胜摘要：在矿井生产中，提升机作为重要的运输设备，主要负责人员、物资、材料的上下传送，因此，其安全性、稳定性、高效性在矿井的生产中起着举足轻重的作用。
由于矿井提升机的机械结构和相对应的电气控制系统都相对复杂，而且工作时间比较长，经常要进行不间断运动轨迹操作，因此，零件故障率和控制误差率较高。
基于此，本文探讨了矿井提升机电气控制系统应用及改造策略，确保提升机安全、稳定和高效运行。
关键词：矿井提升机；电气控制系统应用；改造随着科学技术的持续发展和矿井智能化的建设发展，矿井提升机电气控制系统的自动化程度越来越高，但系统的复杂性也显著提升，这就对电气控制系统的可靠性和可维护性提出了更多的要求。
随着自动化和智能化水平的不断提高，对电气控制系统中的各种设备的状况实现了更加全面地监测，并赋予了良好的保护功能，进一步提高了矿井提升机电气控制系统的安全性。
但由于矿井提升机电气控制系统所涉及的设备种类繁多，系统结构复杂，且各种故障之间具有不确定性的逻辑耦合关系，而一旦出现故障，就会导致设备损坏，甚至会导致人员伤亡等重大事故，使得后续的故障诊断更加困难。
根据资料显示，由于矿井提升机电气控制系统出现故障，导致提升停机运行的事件数量占比超过80%，而对故障进行处理的时间不足20%。
因此，如何快速、准确地对提升机电气控制系统进行故障诊断，对于提升电气控制系统的运行能力，保证矿井的安全生产，有着十分重要的作用。
1 矿井提升机电气控制系统的应用现状矿井提升机是一种用于矿井生产的大型机电设备。
矿用提升机零部件按其功能可划分为测速设备、限速设备、刹车设备、减速设备等。
矿井使用的提升机种类繁多，按其结构和工作原理可大致划分为盘绕式和摩擦式。
最常见的矿井提升机为缠绕式提升机，主要包括主轴承、卷轴等构成零部件，机械传动部分由减速器、联轴器等设备，制动系统由制动器、液压传动部分。
基于PLC矿井提升机控制系统设计
基于PLC矿井提升机控制系统设计矿井提升机控制系统是矿井生产过程中非常重要的一环，它的设计与实现对于安全、高效的矿井生产具有重要意义。
基于PLC的控制系统设计能够更好地实现对提升机的精确控制。
本文将探讨基于PLC的矿井提升机控制系统的设计。
一、系统总体设计矿井提升机控制系统的总体设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，需要选择适合的PLC控制器和外围设备。
PLC控制器一般采用可编程逻辑控制器，因为PLC具有稳定性好、可靠性高、可编程性强等优点。
外围设备包括传感器、执行器等，用于对矿井提升机的状态进行检测和控制。
软件设计方面，需要编写PLC程序来实现对矿井提升机的控制。
软件设计应该包括以下几个基本要素：1.输入接口：用于接收外部输入信号，如压力、温度等传感器信号。
2.输出接口：用于输出控制信号，如电机启停、行走控制等。
3.逻辑控制：实现对提升机的自动控制，包括启停、速度调节等功能。
4.保护控制：实现对提升机的各种保护功能，如超载保护、温度保护等。
5.监控功能：实现对提升机运行状态的实时监控，包括显示当前状态、报警功能等。
二、具体控制功能设计1.提升机启停控制：根据生产需要，通过PLC程序控制提升机的启停。
2.提升机速度控制：通过调节电机频率，实现提升机运行速度的调节。
3.提升机方向控制：通过控制电机正反转，实现提升机的正向运行和反向运行。
4.紧急停止控制：提供紧急停止按钮，一旦发生紧急情况，通过PLC程序实现提升机的紧急停止。
5.温度保护控制：对提升机电机进行温度检测，一旦温度过高，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
6.超载保护控制：对提升机进行负载检测，一旦检测到负载超过额定负载，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
7.撞击保护控制：安装撞击传感器，一旦检测到撞击信号，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
8.状态监测与显示：通过PLC程序实时监测提升机的运行状态，如电机转速、负载情况等，并通过显示器显示相关信息。
矿井提升机电控系统的设计与实践
矿井提升机电控系统的设计与实践摘要：文章以某矿提升机为例，介绍其工作过程，对于如何选择矿井提升机电控系统作了简要介绍，而且对电控系统由那些部分组成以及对提升机的辅助部分进行了描述，探究最大限度提高矿井提升机电控系统效率的方法。
关键词：矿井提升机；电控系统以某矿山为例，此矿山在设计之初，规划其年产量为400万t岩盐。
此矿山有一条深为300 m的主井，主要任务就是运输矿石，即采用对垂直矿井进行开采挖掘的方式。
此主井中的提升机的工作条件见表1。
1如何选择矿井提升机电控系统方案对于提升机的电控系统方案的选择，要综合考虑两方面的因素。
首先考虑此矿井的提升机工作条件，其次应该对我国目前所掌握的提升机电控方案技术有一定了解，明白那些是我国所擅长的，应该注意发挥长处。
由此可以得出两种方案供选择，其中一种是通过直流电供电，来调整速度，实现提升机的工作要求，另外一种就是通过交流电供电，其频率可以改变，来调整其速度，实现提升机的工作要求。
由直流电供电，来完成速度调整的方案一般适用于电机功率在1 000 kW 以下的情况；因为由交流电供电，完成速度调整的方案中交流力矩很大，因此此方案一般适用于大功率的情况，当然此方案有一个明显缺点就是运行并不平稳。
1.1 由直流电供电，来调整速度的方案在实际操作中，由于功率不可能完全相同，而在使用中通常要求就是尽量提高效率。
通过直流电供电，来调整速度的方案其有恒定磁场，改变电枢方向的方案中主要是6脉动和12脉动两种方案。
串联或者并联方案是在通过直流电供电，来完成速度调整的方案中通常所采用的方案。
1.2 由交流电供电，来调整其速度的方案在实际工作中，当交流电动机的装机容量大于500 kW时，通常所采用的调节速度的方案是由高压变频器来控制电动机而完成执行的。
在当前，最简洁的提升机电控系统只包含通过高压来实现变频调速的调速柜以及主柜台两个设备。
这正是通过高压实现电动机变频方案的优势。
此调速柜性能卓越，可以全部满足提升机电气传动要求。
交流矿井提升机电控系统设计 (1)
mm(宽x 厚x 高)的开关柜中， 控制可靠， 体积小， 维护简单。
高压换向动力制动切换柜: 用真空接触器构成，过电压保护 措施为RC 吸收和压敏电阻双重保护，动力制动切换采用多 断点小电流切换技术，解决了真空接触器切断直流的问题。 各开关问除了电气闭锁还有机械闭锁，所有器件均装在 1 个 800mm x 800mm x 1800mm 的开关柜中。 动力制动电源柜: 采用晶闸管整流技术，电路结构加了多重保护，尺寸仅为 .
相连 ; 结构 易于扩 展 。
JTKD- PC型电控系统虽然较传统TKD- A电控系统有了 较大改善，但未从根本上解决串电阻调速的固有缺点，如特
性软、稳定性差、能耗大等。 3 结束语
1. 5 有用程序的实现按行程给定和按时间给定两种方案 供用户选择，省去了现场安装和调整手续，并为实现自 动化 方式运行提供了有效手段。 1. 6 有安全回路控制接点动作记忆电路。一旦安全回路 动作，引起动作的接点即被记忆，并不断以语言形式播放接 点位置，只有维修人员才能解除播放。动作记忆和语言播放 内容有: 减速段过速、 等速段过速、 速度超过2m / s 紧急停 车、 深度指示器失效、 制动油过压、闸瓦磨损、 钢丝绳松绳、 到达减速点等。 1.7 设计电路时从井口到车房， 井口 到井底的信号按 《 安
可编程序控制器(简称PC机)是当前工业控制领域应用量
最大的工业控制之一。它在交流பைடு நூலகம்动的矿井提升机系统中得
到应用，JTKD- PC 型电控系统是目 前较先进的矿井提升机 交流拖动电控系统。 JT KD- P C 型电控系统采用日 本立石公司 C 系列 P 型 60+60 点可编程序控制器，配以用引进技术生产的真空接触 器和TSZX- O 1型提升机综合显示控制仪、 KT- KI JZD可 调闸动力制动电子模板、YTXH- 0 1型语言报警通讯机式提
煤矿提升机电控系统智能化设计与应用吴宁
煤矿提升机电控系统智能化设计与应用吴宁发布时间：2023-07-04T06:09:12.184Z 来源：《科技新时代》2023年8期作者：吴宁[导读] 提升机作为煤矿地面与井下的主要运输设备，主要负责人员、物资、物料的上下传送，其安全稳定高效运行对于煤矿生产至关重要[1-4]。
由于其机械结构及相应的电控系统机构较为复杂，且工作时间较长，通常需要不间断运行，零件故障率及控制误差率较高，在其往复运行中一旦发生故障，将会造成设备损坏甚至人身伤亡等严重事故，因此设计一款安全可靠性强、控制精度及效率高、能耗较低的提升机电控系统对于保证提升机安全稳定高效运行具有重要意义。
基于此，本篇文章对煤矿提升机电控系统智能化设计与应用进行研究，以供参考。
陕煤韩城矿业有限公司桑树坪煤矿陕西 715407摘要：提升机作为煤矿地面与井下的主要运输设备，主要负责人员、物资、物料的上下传送，其安全稳定高效运行对于煤矿生产至关重要[1-4]。
由于其机械结构及相应的电控系统机构较为复杂，且工作时间较长，通常需要不间断运行，零件故障率及控制误差率较高，在其往复运行中一旦发生故障，将会造成设备损坏甚至人身伤亡等严重事故，因此设计一款安全可靠性强、控制精度及效率高、能耗较低的提升机电控系统对于保证提升机安全稳定高效运行具有重要意义。
基于此，本篇文章对煤矿提升机电控系统智能化设计与应用进行研究，以供参考。
关键词：提升机；PLC；变频调速；实时监测引言煤矿提升机作为联系地面与井下作业的纽带，对于矿井安全生产有重要意义，是建设数字化、智能化和现代化矿井所需的关键设备之一。
通常，在上升或下降运输阶段，提升机的工作状态需要随负荷情况变化。
如果提升机采用恒转矩或恒速度控制，电磁转矩与负荷不平衡，可能会引起过卷绕或过放卷等故障，无法确保提升机工作的可靠性，也不能降低电能消耗。
理论上，对于交流电机，转速与供电频率呈正比。
因此，在不确定负荷情况下，可通过调节频率控制电机转速，在提升机上升或下降阶段使电机工作在4个象限，以平衡负荷要求。
煤矿提升机控制系统设计设计
煤矿提升机控制系统设计设计煤矿提升机控制系统设计摘要:提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。
传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。
针对这种情况采用PLC与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。
因此，对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。
本文针对提升机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了相关的研究。
事实表明，采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。
关键词：煤矿提升机；PLC：变频器ABSTRACT:The shaft hoist is the foremost equipment of mines，it is widely used to transport the materials，staff and equipment.The traditional shaft hoist control system is always controlled bythe relay-contactor，and adopts the methods of connect series additional resistant in rotors winding loop to start and adjust speed. The system has many disadvanges such as bad reliability，complicated operation，high fault rate，large energy –wasting and low efficiency.According to this kind of condition, we adopt PLC and Transducer to reform for original control system, so as to raise the safety, reliability, control precision and speed regulation performance of the whole electric controlled system. So,carrying on the research on the shafthoist control system has realistic meanings，and it is a subject for research by relevant expertsand scholars，both at home and abroad.To these questions existing in the shaft hoist contro1 system，the paper appliedPLC(Programmable Logic Controller)and frequency converter to the system,and carried on related research in feasibility. The fact indicates，adopting control system，the shaft hoist works reliably，easy to use，energy-saving well，and have dynamical shown function.Keywords: coal mine hoist; PLC: inverter目录1绪论 (1)1.1 矿井提升机简介 (1)1.2 矿井提升机的任务及其组成 (1)1.3 国内外提升机研究状况 (1)2 系统总体方案设计 (3)2.1 系统控制要求 (3)2.2系统速度控制 (3)2.3 控制方案论证与选择 (4)2.3.1 PLC 与其它工业控制装置的比较 (4)2.3.2 系统方案的确立 (6)2.3.3可编程控制器选型 (6)2.4 PLC 控制系统结构 (8)2.4.1 PLC控制系统原理图 (8)2.4.2光电编码器工作原理 (8)2.4.3变频器作用 (8)2.5控制系统工作模式 (9)3 可编程控制器各单元工作方式的设置与参数整定 (9)3.1 CPU单元 (9)3.2 脉冲输出单元 (10)3.2.1参数的脉冲化 (10)3.2.2 脉冲单元面板上主要端子的功能 (12)3.2.3 脉冲单元工作方式选择开关的设置 (13)3.2.4 脉冲单元共享存储器的内容设置 (13)3.2.5 占用I/O点及I/O的分配 (13)3.2.6 脉冲单元在本设计中的工作过程 (14)3.3 高速计数单元的设置与整定 (15)3.3.1 高速计数器的设置 (15)3.3.2 用F164(SPDO)指令实现位置控制的方式 (16)3.4 A/D单元的设置 (18)3.4.1 PLC通道的选择 (18)3.4.2 I/0分配 (18)3.4.3 共享存储器的分配 (19)3.4.4 A/D单元的技术参数 (20)3.4.5 A/D单元的编程方法 (20)3.5 D/A单元的设置 (20)3.5.1 通道的选择 (20)3.5.2 D/A单元I/0分配 (21)3.5.3 D/A单元共享存储器的分配表 (21)3.5.4 D/A单元的技术参数 (22)3.5.5 D/A单元的编程方法 (22)4 软件设计 (23)4.1 系统中检测及控制开关I/0分配 (23)4.2 控制过程中重要的流程图 (24)4.3 系统程序设计 (28)5 结论 (40)参考文献 (41)谢辞 (42)1绪论1.1 矿井提升机简介矿井提升机是安装在地面，借助于钢丝绳带动提升容器沿井筒或斜坡道运行的提升机械。
基于PLC矿井提升机控制系统设计
PLC智能控制系统的优势
5、便于维护：PLC智能控制系统具有较小的体积和较轻的重量，安装和维护 较为方便，同时具有自我诊断和故障修复功能，能够减少维护工作量和维修成本。
四、系统测试与评估
最后，在系统正式投入使用后，应持续对控制系统的运行情况进行监控和维 护，及时处理潜在的问题和故障，确保控制系统的稳定性和可靠性。
五、总结与展望
五、总结与展望
基于PLC的矿井提升机控制系统在设计、实现和测试过程中，都取得了较好的 结果。通过合理选择硬件设备和优化软件算法，控制系统在提升机的安全性和可 靠性方面得到了显著提高。严格的测试与评估为控制系统的稳定运行提供了有力 保障。
在硬件实现方面，选择具有较高可靠性和稳定性的PLC控制器，如Siemens S7系列或Rockwell AB系列。输入输出模块根据实际需要选择相应的型号，以满 足信号类型和电压等级的要求。通信模块可采用以太网或RS485串口通信方式， 具体取决于上位机和其他设备的通信协议。执行器则根据控制信号的特性选择合 适的电液比例阀或变频器等设备。
三、系统实现
在软件实现方面，采用模块化编程方法，将控制算法、故障诊断和安全保护 等功能划分为不同的模块，便于维护和升级。同时，使用实时数据库技术，实现 数据共享和交互，提高整个控制系统的响应速度和稳定性。
四、系统测试与评估
四、系统测试与评估
为了确保基于PLC的矿井提升机控制系统的稳定性和可靠性，需要进行严格的 测试与评估。
五、总结与展望
然而，随着矿山生产技术的不断发展和自动化水平的提高，基于PLC的矿井提 升机控制系统仍有许多可以改进和完善的地方。例如，可以引入更多智能控制算 法，如神经网络、模糊控制等，以提高控制系统的复杂度和适应性。加强与上位 机等其他设备的通信协议和数据交互，实现提升机控制系统的远程监控和故障诊 断，提高
矿井提升机电控制系统设计
矿井提升机电控制系统设计
首先，硬件设计是矿井提升机电控制系统的基础。
在硬件设计中，需
要考虑到矿井环境复杂、恶劣的特点，选择适合的电气元器件，并进行合
理的布线。
此外，还需要合理设计电气保护装置，如过流保护、过载保护
和接地保护等，以确保提升机运行的安全性和可靠性。
其次，软件设计是矿井提升机电控制系统的核心。
在软件设计中，需
要考虑到提升机的运行特点，采用合适的控制算法和控制策略。
例如，可
以采用速度闭环控制算法，通过实时测量提升机的速度信号，实现对提升
机的精确控制。
同时，还需要结合传感器数据，实现对提升机的状态监测
和故障诊断，以及对提升机的启动、停止和运行速度的调整等功能。
此外，还需要考虑到通信协议的选择，以实现与上位机的数据交互和远程监控。
最后，安全性能是矿井提升机电控制系统设计的重要方面。
矿井提升
机作为一种特殊的运输设备，其工作环境复杂、风险高，因此安全性能是
至关重要的。
在设计中应采用多重安全保护措施，确保提升机的安全运行。
例如，可以采用双电源供电设计，以确保电源的可靠性；还可以设计限位
开关、安全传感器等，及时检测到异常情况并采取安全措施。
综上所述，矿井提升机电控制系统设计涉及到硬件设计、软件设计以
及安全性能等多个方面。
在设计中，需要考虑到矿井环境的特殊性和提升
机的工作特点，采用合适的控制算法和控制策略，设计相应的电气保护装置，以确保提升机的安全运行。
只有在充分考虑到这些因素的基础上，才
能设计出一套性能优良、安全可靠的矿井提升机电控制系统。
矿井提升机电气控制系统应用及优化
矿井提升机电气控制系统应用及优化【摘要】矿井提升机在矿山生产中扮演着至关重要的角色，其电气控制系统的稳定性和性能直接影响矿山的生产效率和安全。
本文旨在探讨矿井提升机电气控制系统的应用及优化，首先介绍了提升机电气控制系统的基本原理，然后分析了其常见问题和优化方法。
随后探讨了智能化控制技术在矿井提升机中的应用以及提升机电气控制系统的安全性提升。
结论部分对矿井提升机电气控制系统应用及优化的现状进行了分析，并展望了未来的发展趋势。
通过本文的研究，可以更好地了解矿井提升机电气控制系统的重要性，为提升矿山生产效率和安全性提供参考和指导。
【关键词】矿井提升机、电气控制系统、优化、基本原理、常见问题、智能化控制技术、安全性提升、现状分析、未来发展趋势1. 引言1.1 矿井提升机电气控制系统的重要性矿井提升机电气控制系统作为矿井生产中不可或缺的一环，承担着矿井提升机的安全性、稳定性、效率和智能化水平的关键任务。
这一系统的设计和运行直接影响到矿井生产的正常进行和矿工的人身安全。
在煤矿、金属矿山等采矿行业，提升机被广泛应用于矿石、矿渣等物料的提升和运输过程中，其重要性不言而喻。
矿井提升机电气控制系统的稳定性和可靠性直接关系到矿井生产的效率和安全性。
通过对提升机电气控制系统进行优化和升级，可以提高其运行效率、减少故障发生率，进而提升矿山生产效率和经济效益。
随着智能化技术的不断发展，矿井提升机电气控制系统的智能化水平也逐步提高，能够实现更加精确的控制和监测，进一步提高矿井生产的安全性和可靠性。
对矿井提升机电气控制系统的重要性应引起矿山生产企业和相关行业的重视，加强对其优化和应用的研究，不断提升提升机电气控制系统的技术水平和智能化程度，以适应矿山生产的高效、安全、智能化的发展需求。
1.2 研究背景和意义矿井提升机是矿山中至关重要的设备，用于运送矿石、工人和设备。
在矿井生产中，提升机的稳定运行对矿井生产效率和安全性有着直接影响。
矿井提升机电气控制系统应用及优化
矿井提升机电气控制系统应用及优化一、引言矿井提升机作为煤矿生产中不可或缺的设备之一，其安全性和稳定性对煤矿生产起着至关重要的作用。
为了提高矿井提升机的安全性和效率，电气控制系统在实际应用中显得尤为重要。
本文将就矿井提升机电气控制系统的应用和优化进行探讨。
1. 电气控制系统的基本组成矿井提升机的电气控制系统由主回路、控制回路、保护回路和辅助回路组成。
主回路主要由电动机、主回路开关、主回路保护器和主回路控制器等组成，用于控制提升机的运行和停止。
控制回路主要由控制电路、控制元件和控制器组成，用于控制提升机的提升和下降等动作。
保护回路主要由保护电路、保护元件和保护装置组成，用于保护提升机在异常情况下的安全。
辅助回路主要由照明、信号和辅助电路等组成，用于提升机的辅助运行和监控。
矿井提升机的电气控制系统除了具备控制提升机运行的基本功能外，还需要具备以下几项功能：一是具备过载和过压等电气保护功能，以保证提升机在异常情况下能够及时停车，防止事故的发生；二是具备步进控制功能，以确保提升机在各种工况下都能够稳定、平稳地运行；三是具备远程监控功能，以方便管理人员对提升机进行远程监控和故障排查。
1. 智能化控制系统的应用随着信息技术的不断发展，矿井提升机的电气控制系统在智能化方面有了很大的进展。
智能化控制系统可以实现对提升机各项参数的实时监测和数据分析，能够根据提升机的工作状态进行智能调节和优化，从而提高提升机的运行效率和安全性。
智能化控制系统还可以通过云平台实现对多台提升机的远程监控和管理，为矿井生产的智能化管理提供了有力的保障。
2. 变频调速技术的应用在提升机的实际应用中，由于提升机的负载和运行环境的变化，需要根据实际情况对提升机进行调速，以实现最佳的运行效果。
变频调速技术可以根据提升机的负载和运行环境的变化，对提升机的电机进行精确的调速控制，从而实现提升机的高效运行。
变频调速技术还可以有效地减少提升机的启动冲击和运行噪音，延长提升机的使用寿命。
矿业企业矿井提升机电控系统设计方案的研究
引言矿用提升机作为煤矿生产中的关键设备,主要承担矿井中煤矿、人员、货物等的提升作用,其设备的运行高效性、快速性及低故障性对整个煤矿的高产值生产起到举足轻重的作用。
目前的矿用提升机基本都配备了控制系统,以实现设备的自动化控制[1]。
但由于井下环境的恶劣性,加上整个提升机的控制线路相对复杂,在其实际运行过程中,提升机经常出现工作温度较高、减速制动不稳定、停靠位置不准确等问题,设备及控制系统的故障率相对较高,维修也较难,控制系统的运行不稳定,将给煤矿生产及现场作业安全构成严重威胁[2]。
随着当前控制技术水平的不断提升,为提高提升机运行的综合性能,有必要对其电控系统进行升级设计。
1提升机结构组成矿用提升机作为矿井中的关键设备,其整体结构基本由制动器、滚筒、减速机、电机、润滑系统、钢丝绳等部分组成,工作时通过交流市电带动电机运行,电机再将旋转动力传递至减速机,经过变大的旋转力矩可有效带动旋转主轴,主轴与钢丝绳进行连接,最终实现矿井中滚筒的运行,实现对井下货物及人员的输送任务[3]。
根据矿用提升机在煤矿生产中的工作原理及工作方式,可将其分为缠绕式单滚筒和双滚筒提升机、塔式及多绳式等类型。
提升机虽结构形式有多种,但其工作原理和组成模块基本相同。
根据提升机的功能模块划分,又将其分为电源系统、传动系统、控制系统、动力系统、悬挂系统、制动系统、保护装置等,其中,电源系统则由高压和低压装置、主变压器等构成,而制动系统则包括了制动器、制动闸及液压装置,控制系统包括了继电器柜、操作台、传动柜等[4],其结构组成框架图如图1所示。
而各部分功能模块的实现及运行可靠性,均与一套完整的电控系统息息相关,电控系统的运行稳定及可靠,对保证提升机的运行高效性起到关键作用。
根据国家安全监督总局规定,矿用提升机在使用过程中必须设计一套完整的控制系统,以实现提升机运行速度、过卷、松绳、故障等保护及控制。
为此,后文将以提升机结构组成为研究基础,重点对提升机的控制系统进行设计研究。
矿井提升机电控系统
矿井提升机电控系统介绍矿井提升机在矿山和其它类似应用中起到了至关重要的作用。
它们用于将矿石、煤炭和其他物料从地下提升到地面。
矿井提升机的电控系统扮演着关键角色，它负责控制提升机的运行、监测其状态并确保操作的安全性和可靠性。
本文将介绍矿井提升机电控系统的架构、功能和关键技术。
架构矿井提升机电控系统通常包括以下几个关键组件：1.主控制器：主控制器是电控系统的核心，它负责接收操作员的指令、监测提升机的状态，并根据需要控制电机和其他执行器的运行。
2.电机驱动器：电机驱动器将主控制器发送的指令转化为电机可以理解的信号，以控制电机的转速和方向。
3.传感器：传感器用于监测提升机的状态，例如提升机的位置、负载重量、速度等。
这些传感器可以是位置传感器、重量传感器、速度传感器等。
4.安全系统：矿井提升机的安全性至关重要，安全系统用于监测潜在的危险情况，并在必要时采取相应的措施，例如紧急停机、报警等。
5.通信模块：通信模块用于与其他系统进行数据交换，例如与监控系统、调度系统等进行通信。
功能矿井提升机电控系统的功能主要包括以下几个方面：1.运行控制：电控系统可以控制提升机的启动、停止、运行速度和方向。
它可以根据操作员的指令以及传感器的反馈信息，智能地调整提升机的运行状态。
2.故障检测与诊断：电控系统可以通过传感器监测提升机的状态，并及时检测和诊断故障。
一旦发现故障，系统可以发送警报并采取相应的措施，例如停机或切换到备用系统。
3.安全保护：电控系统可以通过安全检测和控制功能确保提升机的安全运行。
例如，它可以监测提升机的负载重量，当超过额定载荷时，系统会发出警报并停止运行，以防止提升机超负荷工作。
4.数据记录与分析：电控系统可以记录提升机的运行数据，例如运行时间、负载情况、故障情况等。
这些数据可以用于后续分析和优化工作，以改进提升机的性能和可靠性。
关键技术矿井提升机电控系统的设计和实现涉及了多种关键技术，包括但不限于以下几个方面：1.PLC（可编程逻辑控制器）：PLC是常用的控制设备，可以灵活地实现逻辑控制和数据处理。
矿井提升机电气控制系统应用及优化
矿井提升机电气控制系统应用及优化矿井提升机作为矿山生产中不可或缺的设备之一，其在矿山 underground mining 中发挥着至关重要的作用。
提升机在矿井中承担着将矿石、煤炭等物料从井下输送至井口的任务，是矿山生产系统中的重要组成部分。
而矿井提升机的电气控制系统则是保证其正常运行的核心组成部分之一。
本文将探讨矿井提升机电气控制系统的应用及优化，希望能够对矿山生产中的相关工程技术人员提供一些参考和帮助。
矿井提升机的电气控制系统主要包括电机、传感器、PLC、变频器等设备。
这些设备通过电气控制系统的配合，实现了矿井提升机的起动、停止、速度控制、位置控制等功能。
在矿山生产中，矿井提升机的电气控制系统发挥着十分重要的作用，不仅影响着提升机的安全性能，还直接关系到矿山生产效率和成本。
1. 安全性能矿井提升机的安全性能是矿山生产中极为重要的一环。
在矿井地下作业中，矿井提升机的运行安全关系到矿工的生命安全。
而电气控制系统作为提升机的关键控制装置，对提升机的安全性能有着直接的影响。
合理可靠的电气控制系统能够有效地保障矿井提升机的运行安全，减少事故的发生。
2. 生产效率矿井提升机在矿山生产中的作用是将地下开采的矿石、煤炭等物料顺利地输送至地面，为矿山的后续生产提供必要的原料保障。
而高效的电气控制系统能够提升矿井提升机的运行效率，减少停机时间，提高物料的输送速度，从而提高整个矿山生产的效率。
3. 成本控制矿井提升机的运行需要消耗大量的能源，并且对设备的维护和保养也需要投入大量的人力物力。
合理的电气控制系统能够降低提升机的能耗，在提升机的运行中实现节能减排，同时也能够降低设备的维护成本，从而控制整个矿山生产的成本。
基于以上几点，可以看出矿井提升机电气控制系统在矿山生产中的重要性。
合理的电气控制系统能够保障提升机的安全性能，提高生产效率，降低成本开支。
优化矿井提升机电气控制系统的应用是矿山生产中的一项重要工作。
在矿山生产实践中，矿井提升机的电气控制系统往往会出现一些问题，比如设备老化、技术更新换代等，这些问题会直接影响到提升机的运行效率和安全性能。
矿井提升机电控系统设计
摘要【中文摘要】矿井提升机是矿山生产的关键设备,其运行的安全性和可靠性对矿山生产起着至关重要的作用。
传统的矿井提升机系统控制精度不高、调速性能较差、安全保护和监测环节都不够完善。
本文以甘肃华煤集团陈家沟矿副井提升机电控系统的改造项目为工业背景,对原有的调速系统和控制回路进行改良设计,利用组态软件完成上位机监控系统设计。
调速系统采用变频调速方式,提高了提升机运行的稳定性,同时降低了能源消耗。
控制系统采用PLC控制方式,设计了双PLC冗余控制系统,极大保障了提升机运行的可靠性;此外,推导出行程给定中理想S形速度曲线的数学模型,并在Matlab中进行仿真,验证了该控制系统的可行性。
上位机监控通过工业以太网与PLC通信,实时显示提升机的运行参数和状态,支持在线WEB发布功能,实现系统远程监控。
经过以上改造设计,该矿井提升机安全性和稳定性大幅提高,不仅节能效果显著,还提高了生产效率。
【英文摘要】The mine hoist is the most important equipment in mine mountain, it is crucial for mine production that stability and reliability. The property of traditional electrical control system for the mine hoist is worse, there are many problems such as bad control precision、poor speed adjusting performance、faulty safety protection and monitoring parts.In the background of the retrofit of auxiliary hoist electrical control system of Chenjiagou Mine belongs to Gansu Huamei Group, the author has improved its spee...【关键词】矿井提升机变频调速 PLC控制上位机监控【英文关键词】mine hoist frequency control PLC control PC monitoring system目录第一章矿井提升机电控系统的基本情况介绍 (1)第二章矿井提升机交流TKD电控系统的工作原理 (4)第一节主回路的组成和工作原理 (4)第二节测速回路的工作原理 (7)第三节安全回路的工作原理 (8)第四节控制回路的组成和工作原理 (11)第五节工作过程介绍 (16)第三章PLC控制系统软件、硬件介绍 (23)第四章PLC控制提升机交流电控系统的组成、功能、原理 (27)第一节PLC控制提升机交流电控系统的组成 (27)第二节PLC控制提升机交流电控系统的功能 (27)第三节PLC控制提升机交流电控系统的原理 (27)第五章PLC控制提升机交流电控系统硬件、软件设计 (29)第一节提升机总体开发方案 (29)第二节提升机PLC输入输出分配 (31)第三节PLC软件结构及设计 (39)第四节安全回路设计与实现 (43)第五节系统操作 (46)第六节特殊功能 (48)第七节提升机电控系统对速度、位置的控制 (50)第八节总结 (54)参考文献 (55)第一章矿井提升机电控系统的基本情况介绍目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。
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石 主要 运输 通道 。 主井 提升机 的技术 条件 ： 主井提 升机 Ｊ ＫＭＤ一３ ． ５ Ｘ ４多绳落 地提 升机
电 机 功 率 ２ ２ ４ ０ ｋ Ｗ
电机转 数
４ ４ ｒ ／ ｍｉ ｎ
提升 容器
安装位 置
两 个矿 用多绳 箕斗
主井地 表 １ ２ ３ ． ４ ｍ
方案 Ｊ 。 高压异 步 电动机 的变频 调速方 案只需 要高 压变 频调 速柜 和主控 台两 台控 制设 备 ， 是 目前 最简 洁 的 提升 机 电 控 系 统 。高 压 变 频 调 速 柜 适 用 于 ６ ｋ Ｖ、 １ ０ ｋ Ｖ 等级交 流 电动机 ， 采 用 技术 成 熟 、 性 能 优 良的 单元 串联 型高压 变 频技 术 、 能 量 回馈 技 术 和 矢量 控 制技 术 ， 具 有 四象限运 行和低 速度 、 大转 矩 的输 出特 性， 具 有速 度外 环 、 电流 内环 的 双 闭环 控 制方 式 ， 满 足 了矿井 提升机 电气传 动 的全部 要求 。 １ ． ３ 方 案选择 针对 本 工程 的特 点 ， 虽然 直 流调 速 方 案 系统 结 构上 比交 流变频 调 速方 案 复 杂 ， 直 流 电 机也 比交 流 电机 维护 量大 ， 但 是直 流调 速方 案 ， 整个 系 统技术 上 更成 熟 ， 调速性 能更 稳定 ， 而交 流变频 调速 方案 中的 变频 器 的维护 量也 较 大 ， 通 过对 两 种 方 案在 技 术 经
调速 系统 采用 西 门子 的 ６ ＲＡＴ ０系 列 全 数 字 直
根据 功率 的不 同 ， 为满 足高 效率 、 降低谐 波危 害 的使 用要 求 ， 直 流调 速磁场 恒定 、 电枢 换 向方 案 的主
回路 有 ６脉动 和 １ ２脉 动 （ 串联或并 联 ）方 案可选 在
提升 机功 率不超 过 ５ ０ ０ ｋ ｗ 的场 合 ， 多 采 用 ６脉 动
方案 ； 而 大于 ５ ０ ０ ｋ ｗ 的应用 场合 ， １ ２脉 动 方 案 是 比
较可 靠 的方案 ＿ ２ ］ 。所 以若 采 用 直 流调 速 方 案 ， 比较
适合 采用 １ ２脉 动 （ 串联或并 联 ）方案 。
１ ． ２ 交 流 变 频 调 速 方 案
流 调速装 置配 大功率 晶 闸管整 流柜 ， 实现 磁场恒 定 、
了 直 流 电控 系统 组 成 部 分 和 主井 提 升 机 辅 助 系 统 的 特 点 。总 结 了 在 工 程 设 计 中 ， 如 何 有 效 的 选择 矿井 提 升 机 电控 系统 ， 特 别 是装 机 容 量 在 ２ ０ ０ ０ ｋ ｗ 以内 ， 直 流 电 控 系 统 是 性 价
比最 好 的 方 案 。
关键词 ： 矿井提升机 ； 直流电控系统 ； 交 流 电控 系 统 ； 装 机容 量
中图分类号： Ｔ Ｄ ５ ３ ４ 文献标识码 ： Ａ
０ 工程 背景
某 矿 山设计 生产 能力 为年产 ３ ０ ０万 ｔ 岩盐 。矿
山采用 竖井 开拓 方 式 ， 一条主井 ， 井深 ２ ７ ０ Ｉ Ｔ Ｉ ， 为 矿
装机 容量 ５ ０ ０ ～２ ０ ０ ０ ｋ Ｗ 交 流 电 动 机 拖 动 方
案中， 通 常采用 高 压变 频 器 直 接控 制 绕 线 式异 步 电 动机 （ 转 子短 接运 行 ）或 鼠笼 式 异 步 电动 机 的调 速
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ４ —１ １
＊
作者简介： 戴宏光 （ ｉ ９ ６ ２ ） ， 女， 学士， 高级 工 程 师 ， 主 要 从 事 电 气设 计 和设 计 管 理 工 作 。
１ 矿井 提升 机 电控 系 统 选 择
针对 主井提 升 机 的技 术 条 件 ， 以及 我 国 目前 技
术上 比较 成熟 的矿 井 提 升机 电控 方案 ， 有 两种 电力
拖动 方案 可 以选 择 。一种 是 直 流 可逆 调 速 ； 另 一 种 是交 流变频 调速 。
１ ． １ 直 流 可 逆 调 速 方 案
济上 的 比较 ， 采 用直 流可逆 调速 方案 。
２ 直 流 可 逆调 速 系统
整 个提升 机 电控 系统 分为 ： 高低 压供 电 、 整 流调 速、 控制 系统 、 上位 机 监控 几 个 部 分 ， 各 部 分之 间通 过 现场 总线进 行通 讯 及信 号 交 换 ， 具 有 远程 监 控 功 能， 其 结 构如 图 １ 所示 ＿ ４ ］ 。
第 ６期
戴宏光 ： 矿 井 提 升 机 电控 系 统 设 计 与 实 践
４ ９
－ －
６ｋ Ｖ（ １ ０ｋ Ｖ ）
矿 井提 升机 电控 系统设 计 与 实践
戴 宏 光
（ 沈 阳 有 色 冶 金设 计 研 究 院 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ０ ３ ）
பைடு நூலகம்
摘
要 ： 通 过 对 某 矿 主井 提 升 机 工 艺 过 程 的介 绍 ， 提 出 了矿 井 提 升 机 电控 系统 的 选 择 方 法 ， 并 分 析
第 ２ ９ 卷第 ６ 期 ２ ０１ ３年 １ ２月
有 色 矿 冶
Ｎ０ Ｎ — Ｆ ＥＲＲ ＯＵ Ｓ ＭＩ ＮＩ Ｎ Ｇ ＡＮＤ Ｍ ＥＴＡＬＬＵ ＲＧＹ
ＶｏＩ ． ２ ９． №６
Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ７ —９ ６ ７ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ —０ ０ ４ ８ —０ ３
电枢换 向 串联 １ ２脉 动控 制 ； 网络化操 作 系统采用 西
门子 Ｓ ７ ～３ ０ ０双 Ｐ Ｉ Ｃ双线制 控制 ， 网络 化控 制操 纵 台； 监控 系统采 用工 控机 系统含 大屏 幕彩 色显示 器 ； 监 控软 件 是 基 于 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ —Ｃ Ｃ 系 统 下 的人 机 接 口， 它用 于监视 和控 制过 程控制 系统 。