井采铁矿提升机自动控制系统设计的实践思考

井采铁矿提升机自动控制系统设计的实践思考

奚强

中煤科工集团常州研究院有限公司 江苏 常州 213000

摘要：井采铁矿工作得到了广泛发展，其中井采铁矿提升机自动控制系统设计，成为了广大群众关注的重点，特别是提升机的安全稳定运行才能完成输送物料和人员的任务。基于此，笔者将分析与探讨井采铁矿提升机自动控制系统设计的实践。

关键词：井采铁矿提升机；自动控制系统设计；实践

引言：当前煤矿提升机大多采用PLC控制，可以准确可靠地控制启闭机的制动过程，但不能满足启闭机复杂运行和超负荷运行的要求。当前开发高性能、高可靠性、功能更加完善提升机制动控制系统已成为煤矿领域的一个重要发展方向。

一、矿井提升系统内涵

矿井提升系统作为矿井生产的关键设备，也是矿井生产的关键环节。这不仅可以提升机控制系统的先进性关系到人员的安全，也制约着矿井的生产经营。同时由于矿井提升机电气传动特性复杂，电机经常处于正反转方向，经常处于过载运行和电制动连续转换的状态，容易出现人工操作失误。特别是井采铁矿提升机自动控制系统可以有效地监控PLC的实际运行，避免由于PLC崩溃等原因造成的各种故障，最终实现整个系统的安全保护和实时监控。

二、PLC控制系统与传统矿井提升机控制系统相比的优点

在矿井提升机电控系统具有建设投资大，基础造价低的特点。随着现代技术的不断发展，施工人员可以将变频调速技术和PLC技术集成到提升机电气控制系统中，机械冲击小，节能降等优势。特别是PLC控制系统的速度控制更加灵活、准确，具有半自动操作模式，降低了工作人员的操作难度。由于PLC控制器的应用提高了系统的抗干扰能力和故障修复能力，大大提高了故障诊断的效率。而现有的控制系统基本上是用PLC来控制，实现了对提升机运动过程中的数据采集、运动状态监测和制动控制的指令。但普遍存在控制精度低、响应速度慢等问题，对于复杂工况，无法及时控制响应。其次施工企业现有控制系统多采用PID算法，但其计算精度和响应速度不能满足复杂工况的需要。虽然有学者对控制算法进行了优化和改进，但其运行稳定性仍比较差，减速制动控制精度较低。最后在现有控制系统运行过程中，系统经常出现检测设备精度不够等现象，容易造成硬件系统故障和软件系统故障，严重影响了煤炭的生产效率。以上就是提升机制动控制系统开发中存在的问题

三、井采铁矿提升机自动控制系统设计

（一）硬件系统总体设计

硬件系统是减速制动控制系统的重要系统之一，系统主要由CPU、核心主板、外围电路板、各种传感器、保护电路、外围电路板、功能电路、各种接口等组成。其中CPU是硬件系统的核心，前端传感器检测到的相关信号经通信线数据传输后进入CPU。然后CPU要对整个信号进行分析、判断和处理，可以及时向执行机构和显示设备发送相应的控制和显示信息，实现提升机的制动控制功能。

例如在提升机新型制动控制系统的设计时，相关人员要将其安装在被测物体的旋转轴上，采集提升机的运行速度，转换减速偏差值。然后施工而言将信号送入CPU进行计算。然后相关人员可以通过检测提升机液压系统中的压力值，将其转换成相应的电信号并传送到CPU，从而实现对提升机液压系统的控制。而且在CPU设计中，设计人员主要采用STM32系列微处理器，其主核可达70MHz，额定工作电流36ma，并设置多种通信接口，具有能耗低、接口丰富、计算速度快、控制响应速度快等特点。特别是在保护电路设计中，设计人员可以采用工业级隔离技术，采取过保护与反保护相结合的保护措施，进而实现联合保护的效果。这样在保护电路中，1A过流熔断器设计可自动恢复，可以有效提高井采铁矿提升机自动控制程度。

（二）软件总体设计

软件系统总体方案设计软件系统是控制系统中的神经，在实际使用过程中，需要具备数据采集、数据处理与转换、控制命令发送、故障报警提示、数据通信、人机界面显示等功能。同时软件系统主要包括信号采集功能、故障诊断与检测功能、人机交互显示功能、减速控制算法功能等，在每个功能的低端，相关人员可以采用μC/OS-II实时操作系统，兼容不同功能类型的模块，即用户可以根据自己的需要在本操作系统中快速添加、修改或减少相关功能。由此用户可以通过操作系统可以并行处理多个功能，提高了控制系统的处理速度和运行可靠性。

例如设计人员可以根据对控制系统主界面进行设计，确保界面能实时显示提升机的速度曲线，并将实际速度与设定的理论速度进行比较。然后相关人员可以设计故障数据和历史数据的查看功能，可用于提升机的故障数据和运行过程中产生的所有运行数据的实时查看，为掌握提升机后期的全过程运行提供了有力的数据支持。由此确保井采铁矿提升机自动控制系统能及时将相应的控制信号和显示信号发送到液压制动机构和人机显示界面，液压制动机构接收到相应的控制指令后，能准确控制提升机的提升速度和平稳过渡。并且电路中的保护电路能根据故障问题及时延时或断开电路。在整个测试过程中，操作者只需简单操作系统，就可以掌握提升机的整个运动过程，满足煤矿安全规程对提升机控制系统的性能要求，并可进一步应用于矿井提升机。

（三）调速采用变频调速，提高系统的调速精度

变频器是调速系统的核心，可以调节电梯的速度，完成变频启动、减速停止和行程速度的加速调节。如图1，这样可以节省功率，延长电机寿命，也便于与其它转速参数作为函数变量进行比较。特别是矿井提升机启动的各个速度阶段，施工企业要积极改善调速环境。

图1变频调速主控电路图

例如相关人员可以先按设定的减速度减速，再进行紧急停机。而风机停止运行，特别是控制系统的结构和原理大功率逆变器通过交直流变换后，将工频三相交流电逆变，并利用设定的参数输出一定的定频交流电。在变频器的控制输入电路中，施工人员好连接定频电路，确保下降速度应大于或等于1.5m/S2。在提升机减速过程中，井采铁矿工作得相关人员可以设置一定的缓冲区，可以有效地提高了提升机对运输设备的冲击，增强井采铁矿提升机自动控制程度。

结论：在提升机自动控制系统设计的实践中，需要相关人员根据施工需求，不断改进、创新提升机内容。特别是施工人员要积极引进新技术，提高实际工作的实效性。由此施工人员可以提高提升机的效率，确保企业经济效益最优化。

参考文献；

[1]李敬儒. 井采铁矿提升机自动控制系统设计[D].华北理工大学,2019.

[2]张福锋. 李官集铁矿深部开采自动化系统研究[D].西安建筑科技大学,2018.

[3]胡亚雄. 矿山设备中机械自动化技术及应用分析[J]. 科技资讯,2020,18(05):69+71.