提升机控制系统设计研究

提升机控制系统设计研究 本文关键词：控制系统，提升机，研究，设计

提升机控制系统设计研究 本文简介：摘要：提升机作为井下运输开展的基础设备，一直是井下作业持续进行的有力保障。以此为对象，对提升机智能化控制系统开展设计分析。基于PLC控制技术，构建应用于提升机的全数字型控制系统以实现提升机运行的安全、高效与稳定。首先构建总体设计方案，并在此基础上从硬件系统和软件系统两方面开展介绍，希望能够为其他矿井

提升机控制系统设计研究 本文内容：

摘要：提升机作为井下运输开展的基础设备，一直是井下作业持续进行的有力保障。以此为对象，对提升机智能化控制系统开展设计分析。基于PLC控制技术，构建应用于提升机的全数字型控制系统以实现提升机运行的安全、高效与稳定。首先构建总体设计方案，并在此基础上从硬件系统和软件系统两方面开展介绍，希望能够为其他矿井相应系统的构建提供一定的借鉴与参考。

关键词：提升机；控制系统；硬件设计；软件设计

引言

提升机作为煤矿井下生产有效、高效开展的关键构成部分，其运行的安全稳定性对井下生产的安全性和经济性有十分显著的影响[1]。其中提升机控制系统作为一个多环节的复杂系统，不仅面对的作业环境十分特殊，且需要针对井下不同作业阶段开展相应操控，这使得其操作难度相对较大，作业中人为操控的失误或不精准往往会造成严重的经济损失和人员伤亡。鉴于此，借助现代科技手段构建智能化的提升机控制系统，实现作业可靠性是当前提升机控制系统发展的主要趋势。本文基于PLC控制技术，构建应用于提升机的全数字型控制系统，以实现提升机运行的安全、高效与稳定。文中首先构建总体设计方案，并在此基础上从硬件系统和软件系统两方面开展介绍。

1控制系统总体方案设计分析

设计的提升机全数字型控制系统融合PLC控制、电子通讯、人机界面交互等多种技术，整体结构框架示意图如下图1所示。在系统中PLC控制芯片为整个系统的核心组件，选用西门子S7-300型芯片，主要功效为对系统内信号进行搜集和处置，并借助PLC芯片编制相应指令程序，实现对提升机运行的全面调控；PLC芯片同提升机变频装置的通讯选用PROFINET通信协议，能够让PLC芯片实现对变频装置的远程实时操作；系统运行指示灯等低压电路操控均借由继电装置的触点开闭动作予以调控；对提升机运行状态的监测通过各类数据传感装置（温度传感器、速度传感器）实现；PC上位机作为集中操控平台，选用以太网协议，能够实现PLC芯片和操控台之间的有效通讯，从而确保人机交互顺利进行；借助交换机进行运行数据的有效共享，在实现上位机、PLC芯片、操控台之间数据交流的同时还能够确保系统同井下总调度室之间的数据交流[2-3]。

2系统硬件设计分析

提升机控制系统硬件部分的结构框架图如下图2所示。主要硬件包括上位机、信号采集装置、信号处理装置和外部设备等部分，其中信号处理部分的构成模块囊括CPU、通讯模块、数字量和模拟量输入模块、数字量输出模块等；人机交互模块则囊括触摸屏和PC。整个系统运行的核心为PLC芯片，其接收上位机所发出指令，通过操作程序的运行实现对外接硬件设备的操控。对于数字量输入模块而言，其主要包括运行方式、运行返回信号、电源指示灯等数据信号，而模拟量输入模块则主要包括电流、电压、温度等传感装置信号。运行时，PLC芯片通过输出模块对外发出24V的脉冲信号，实现对设备启停、预警指示、运行指示灯继电装置的调控。整个系统布设有两个通讯接口，其中以太网接口同交换机相连，确保人机交互功能的实现；端口同变频装置相连，实现对其运行的实时操控[4]。整个硬件系统的主要功能为[5]：a)借助以太网实现同交换机的相连，调控人机交互界面的操控指令、运行状态显示等；b)借助协议实现同变频装置的有效相连，对提升机运行状态进行实时监测的同时针对当前运行状态发布相应指令，实现其运行的最优化操控；c)发现运行异常状态时及时预警，并显示和存储故障信息；d)借助传感装置采集设备运行参数，并通过人机交互界面显示；e)可借助控制平台按钮调控提升机运行方式；f)通过继电装置调控提升机启闭。

3系统软件设计分析

上位机监控软件选用组态软件WINCCV7.0进行编写，主要功能为数据搜集和流程操控，是实现提升机操控人机有效交互的必要保障，也是构成整个提升机控制系统的关键组分。该软件不仅可以实现同PLC处理装置的有效通讯，实现各项数据的可视化操控，并将所有数据进行分类归档，从而让操作者获得完善的数据信息，而且能有效接收操作者所发出的操控指令，并将指令传输至PLC芯片，实现对提升机运行的操控[6]。结合具体使用需求，所设计系统软件结构示意图如下图3所示，其主要功能主要包括6个方面[7]：a)数据库系统。软件具备良好的数据存储和管理功能，可将提升机运行过程中的各项数据进行有效分类存储，以便于后续的随时查阅；b)监控界面。软件系统中设计有专门的人机交互界面，包括运行状态实时显示、历史曲线显示、故障预警、行程校对等功能；c)同PLC通讯。软件能够通过以太网同PLC芯片进行有效通讯，实现远程集中的双向控制；d)记录查询。该功能囊括运行记录、报警记录、操控记录等，基于软件所具备的优良的数据分类存储能力实现，有助于操作者对系统运行状态进行判定，及时排除故障，提升运行稳定性和可靠性；e)权限管理。系统可针对不同使用者设定相应的操作权限，从而提升设备运行的安全性；f)报表打印。可根据实际需求，将设备运行某一时期的数据自行生成相应报表后打印，以便于管理者开展系统分析。

4结语

提升机作为井下生产运输开展的关键核心之一，其运行的安全、稳定和高效是保障井下生产持续开展的必要前提。借助现代科技，构建智能化的提升机操控系统能最大化规避人为操作的不确定因素，并借由对设备运行参数的实时监测，实现对其运行的最优化调控，从而最大化提升运行的稳定性与可靠性，为矿井生产效益的提升提供持续推动力。

参考文献：

［1］李金金.基于PLC控制的变频调速在矿井提升机中的应用［D］.太原：太原理工大学，2007.

［2］王军.PLC技术在矿山机电控制中的应用［J］.煤炭与化工，2016(12)：128-129.

［3］邓小盾.基于西门子变频PLC的矿井提升机控制系统［J］.煤炭技术，2012(10)：34-35.

［4］张文.PLC技术在煤矿提升机变频控制系统中的实践应用［J］.煤炭技术，2012(10)：47-48.

［5］原艳红.基于PLC的矿井提升机控制系统设计［J］.煤矿机械，2014(11)：257-259.

［6］倪文婧.基于Profibus的矿用分布式提升机控制系统［J］.煤矿开采，2013(2)：39-41.

［7］赵英宝，黄丽敏，谷勇.矿井提升机变频控制系统的设计［J］.煤矿机械，2014(9)：152-154.

作者：宋瑞军 单位：山西霍尔辛赫煤业有限责任公司

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