提升机行程控制方法

提升机行程控制方法

李春平

济宁运河煤矿责任有限公司

[摘要]：提升机的控制从本质说是一个位置控制，要保证提升容器在预定地点准确停车，要求准确度高。在我们的系统中采用微机控制，通过采集各种传感信号，如转角脉冲变换、井筒位置、滚筒及钢丝绳打滑等信号进行处理，计算出容器准确的位置；从而施以一定的控制和保护。行程控制，即位置控制，也就是通常所说的行程给定，它的功能是根据提升机的行程来确定速度给定信号的大小。

[关键词]：电控系统减速点行程控制算法

提升机对其电控系统的可靠性要求很高。因为提升机一旦出现故障，轻则影响生产，重则危机人员生命。电控装置的高可靠性表现在两个方面：一是电控装置质量好，故障少；二是出现故障后应能根据故障性质及时进行保护，并能对故障内容（即使是单次）进行记忆和显示，以便能迅速排除故障。为了便于提升机司机操作判断，提升机电控系统需设置可靠的行程显示装置（又称深度指示器）用于显示提升容器在井筒中的位置。老的深度显示常采用牌坊指针式或圆盘指针式深度显示装置；新的深度显示采用数字显示。另外，提升机电控装置应设置比较可靠的位置检测装置，能够准确地检测出提升容器在井筒中减速、停车、过卷和限位等相应的位置，以便控制提升机能可靠地减速、停车。另外，一些要求较高的提升机在井筒中还设置多个井筒同步开关开关，用于行程同步、逐点速度监视、停车、过卷和限位等保护。对于有些重要的位置（如同步位置、过卷点）需设置多只行程开关，以实现冗余控制。

1、行程控制的基本原理

提升机的控制从本质说是一个位置控制，要保证提升容器在预定地点准确停车，要求

准确度高。在我们的系统中采用微机控制，通过采集各种传感信号，如编码器脉冲、井筒

位置、滚筒及钢丝绳打滑等信号进行处理，计算出容器准确的位置；从而施以一定的控制

和保护。行程控制，即位置控制，也就是通常所说的行程给定，它的功能是根据提升机的

行程来确定速度给定信号的大小。提升机可以有各种不同的运行速度，减速时对各种运行

速度产生S 形速度给定，则要求S 形速度给定行程环节的输入信号开始衰减的时刻不同。

如单靠时间给定在采用自动控制方式时，则需要针对各种确定的速度设置多个减速点开关，

使提升系统的控制复杂化；若采用手动控制方式，虽然能控制给定信号的大小，但仍难以

控制其减速的时刻及减速度，使提升机不能以满足提升系统的要求的最佳速度和时间运行

至停车点，往往造成停车不准和提升周期的改变。采用位置控制（即行程给定）后，在减

速至停车阶段，根据提升容器距离停车点的行程△S 的大小来确定速度给定信号。该行程

△S 大，则相应的由行程给定产生的速度给定信号高；行程△S 小，则由其产生的速度给

定信号低。因此，从减速点至停车点区间内的任意一位置上都对应一个由行程给定产生的

速度给定信号（故此称为位置控制）。该速度给定信号与提升机运行速度和运行时间无关，

仅仅同提升容器所处的位置有关。因而在一定的速度范围内，提升机都可以按照行程所产

生的速度给定信号减速运行且能准确停车，从而克服了给定方式的缺点。下面讨论一种简

单的、采用如图1所示的三段速度图时，提升机在减速点至停车点区间内行程给定的情况。

图1.1 在图1.1中，设其最大提升速度为V max 、加速度a 1、减速度a 2。当提升机容器进入减

速区（t 2-t 3)后，提升机的运行速度从V 及从0时刻（容器处在井下停车点）开始运行的行

程S 的表达式分别是：

t1

t 2t t 3

）（）（）

（3.1)(21)(212.1)(2

1)()(211.1)(2222max 2112222max 12max 21122max t t a t t V t a t t a t t V t t V t a S t t a V V t -∙--+∙=-∙--+-+∙=

--= 一个提升周期中容器的行程为一个固定的数值

223213max 2113)(2

1)(21t t a t t V t a S t -∙--+∙=）（4.1 在V —t 坐标中，它表示整个梯形图的面积，一旦井深确定后，3t S 就是一个固定的数值。

如果要确定在减速点t 时刻容器距停车点t 3时刻的行程ΔS 。那么它就应该

等于一个提升周期的全部行程3t S 即减去达到t 时刻容器所走过的行程

Δ)(3max 3t t V S S S t t -=-=）（5.1

因为t=3t 时，V=0，由式（1.2）知();0232max =--t t a V 从而2

max 23a V t t =

－，代入ΔS 表达式整理得：

)(21)(21)()(222322max 23max t t a t t a t t V t t V S -∙+-∙----=∆ 22222

2m a x 22m a x 2m a x 2)(212)(t t a a a V t t V a V -∙∙+∙---= [][]2

22m a x 2

22222m a x 2m a x 22)(21)()(221t t a V a t t a t t V a V a --∙=-+--∙=

2221V a ∙∙=

（1.6） 推出：S a V ∆∙=22 （1.7）

上述推导结果表明：在恒减速的情况下，容器停车点的行程ΔS 与提升机运行速度之

间是二次函数关系，行程给定原则正是建立在此关系的基础上。根据关系式S a V ∆∙=22，

在确定了满足提升系统的减速度2a 的情况下，只要能检测到容器在井筒中某一位置（在减

速点至停车点区间内）距停车点的行程ΔS 时，便可以确定相应的速度信号的大小，通过

给定电路将其转化为相应的电位信号便可以作为给定信号。