前言
  隨著計算機控制技術的迅速發(fā)展，以微機處理為核心的可編程序控制器（PLC）控制已逐步取代繼電器控制，普遍應用于各行各業(yè)的自動控制領域，礦山采礦運輸系統(tǒng)也不例外，吉林吉恩鎳業(yè)股份公司大嶺礦GKTD型提升機電控系統(tǒng)即為西門子PLC（S7-300）控制系統(tǒng)，整個控制系統(tǒng)自動化程度高，方便維護，運行可靠。 
   礦井提升機是礦山井下采礦運輸系統(tǒng)中的關鍵設備，它承擔礦物的提升，人員的上下，材料和設備的運送。礦井提升機作為地面與井下物質(zhì)與人員流通的運輸工具，在操作安全性和提升控制性等 方面都有很高的要求。提升機的運行直接影響礦井生產(chǎn)，而且也與礦山職工的生命安危息息相關。
    原電控系統(tǒng)已運行多年，而且均采用繼電器連鎖，模擬分立電子元件控制，使檢修和維護的難度非常大，一旦出現(xiàn)問題無法立即監(jiān)測故障點，各種分立電子元件容易老化，監(jiān)測和更換難度比較大。組合件都是在觸點開關狀態(tài)下工作，由于頻繁動作，造成觸點接觸不良及器件的使用壽命減少，且噪聲較大。
    為了便于對提升機運行的準確操作，方便物質(zhì)與人員上 下，防止 沖罐、墜罐等惡性事故的發(fā)生，控制提升機任一時刻在井中的位置與運行速度，減少系統(tǒng)的故障率,提高系統(tǒng)的可維護性.我公司根據(jù)根據(jù)實際運行和維護的要求，在細致研究原電控系統(tǒng)的基礎上，結(jié)合國內(nèi)外提升機的運行及改造情況，對原有的電控系統(tǒng)提出了以下改造方案。
1  方案介紹
    ⑴采用模塊組合式設計思想，結(jié)構(gòu)緊湊，方便、靈活、占地小，易于系統(tǒng)的維護與功能的擴展。
    ⑵整機采用西門子PLC（S7-300）控制，采用內(nèi)部繼電器代替外部中間繼電器和時間繼電器,大大提高了系統(tǒng)的可靠性,減小系統(tǒng)的故障率.實現(xiàn)了系統(tǒng)的程序化運作和故障自診處理。運行穩(wěn)定，安全可靠。
    ⑶對于主電路過電壓過電流保護環(huán)節(jié)，保留原有的電流繼電器，主脫扣空氣開關，和逆功率繼電器。并且把節(jié)點送入PLC處理。
    ⑷在保留原來測速發(fā)電機做為測速反饋的基礎上，增加高精度編碼器實現(xiàn)提升機的位置和速度、方向監(jiān)測，運用軟件編程，實現(xiàn)提升機的限位保護、等過速度保護、低速，亞同步速，爬行等進行靈活的處理。及時發(fā)出預報警信號，故障緊急處理等。
    ⑸按照以電流為主時間為副的控制思想，自動調(diào)整切除電阻的時間，保障提升機的平穩(wěn)啟動，而與提升負載無關，同時實現(xiàn)啟動保護，運行保護。同時時間繼電器全部由PLC內(nèi)部繼電器,不需要進行整定,需要的時候可以進行手動修改.
    ⑹對可調(diào)閘環(huán)節(jié)，稍作改進，保持原有的操作方式，對其控制部分進行重新設計，以接入整個系統(tǒng)實現(xiàn)控制和監(jiān)測。CPU進行數(shù)據(jù)的控制處理后通過模擬量的輸出來控制模塊化的可調(diào)電源，用其對可調(diào)閘線圈進行控制。增加了系統(tǒng)的準確性，可靠性。
    ⑺對于可控硅動力制動環(huán)節(jié)，采用*的數(shù)字觸發(fā)電路，對其觸發(fā)電路進行改造。其控制也采用CPU進行統(tǒng)一的控制和處理。保留原有的控制方式，增加一個電壓反饋板，以進行更加和可靠的控制。
    ⑻二次制動由自動進行調(diào)節(jié)，但手動可以調(diào)節(jié)二次制動的力度和時間。停電和過卷時，通過程序來實現(xiàn)故障保護，實現(xiàn)連鎖。
    ⑼自整角機部分:除保留用于深度指示的一對感應自整角機,用于帶動操作臺上的園盤指示器.手閘自整角機,腳踏動力制動自整角機,減速段速度給定自整角機均換為軸角轉(zhuǎn)換器。取消的原來磁放大器，采用軸角變換器把角度信號轉(zhuǎn)成標準信號，實現(xiàn)1/5000的轉(zhuǎn)換精度，接入CPU進行統(tǒng)一處理。
    ⑽控制系統(tǒng)的主要電器元件均采用進口元件，大大降低了設備的故障率。
    ⑾對系統(tǒng)信號進行全面檢測，具有提升機運行狀況的實時顯示和各種保護指示，便于司機快速做出反應，也便于檢修和維護。
    ⑿可由計算機來設定和監(jiān)視提升機的運行情況，修改參數(shù)和進行故障排除等。
2  控制系統(tǒng)簡介
    計算機技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間，本控制系統(tǒng)采用模塊化設計，結(jié)構(gòu)緊湊，采用柜內(nèi)集中安裝，各功能模塊之間通過并行背板總線相連，將控制系統(tǒng)分成獨立而又相互的子系統(tǒng)，以適合I/O分散安裝的控制程序。
    CPU均采用IEC1131-3或STEP7編程語言，STEP 7是專為SIMATIC可編程序控制器配置和編程的標準軟件包,它是SIMATIC公司工業(yè)控制軟件的一部分.我們要用的是關于STEP 7 SIMATIC S7-300/S7-400, SIMATIC M7-300 /M7-400,符合EN61131-3或IEC1131-3標準.
    它具有以下功能:
    ⑴ 完成各種工業(yè)控制，建立和管理項目
    ⑵對硬件和通訊作組態(tài)和參數(shù)賦值
    ⑶管理符號及創(chuàng)建程序，向可編程序控制器下載程序，上傳數(shù)據(jù)
    ⑷ 診斷設備故障
    ⑸測試自動控制系統(tǒng)
    ⑹功能強大的軟件處理指令
    ⑺具有強大的網(wǎng)絡功能
    軸角變送器采用自整角機或旋轉(zhuǎn)變壓器作檢測元件，運用檢測技術，將旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)過的角度經(jīng)微處理器進行處理后換算成角位移或直線位移輸出。 取消了傳統(tǒng)的SD變換，提高了轉(zhuǎn)換精度。 該模塊同傳感器組合相當于8～16位的編碼器測量精度，其性價比遠高于編碼器測量方式，是工業(yè)現(xiàn)場zui為理想的角位測量模塊。
    高精度編碼器選用E6C2-A, 其精度能達到1024或更高，耐沖擊性能達到1000M/S2,具有*的耐用性，且采用密封軸承，達到IP64防護標準，可以在惡劣的環(huán)境下使用。運用軟件編程,實現(xiàn)提升機的位置和速度、方向監(jiān)測，，實現(xiàn)提升機的限位保護、加速度保護、位置檢測，及時發(fā)出預報警信號。 
3 系統(tǒng)的主要性能指標
    由于自動化程度的提高，極大地增加了設備運行效率，可為企業(yè)的高產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件。廣泛吸取了當今同類*技術，將模擬機用于控制、檢測、保護、信號等任務的硬件設備的功能由計算機軟件來實現(xiàn)，極大地簡化了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。經(jīng)改造后整個系統(tǒng)的性能指標能達到以下要求：
    ⑴系統(tǒng)的可用性
系統(tǒng)的設計充分考慮了在整個工程環(huán)境中的不同因素，以保證在現(xiàn)場安裝調(diào)試后立即適用并進入穩(wěn)定可靠運行。
    ⑵系統(tǒng)的可維護性
    系統(tǒng)的硬件、軟件設備便于維護，各部件都具有自檢和聯(lián)機診斷校驗的能力。軟件有備份，便于工程師維護，應用程序易于擴充，便于用戶自行編制的程序加入系統(tǒng)中運行。
    ⑶系統(tǒng)的可靠性
系統(tǒng)在工程現(xiàn)場運行具有很高的可靠性，其平均*時間MTBF≥30000小時。除了符合要求的保護和閉鎖功能外，還增加了軟件的保護功能。
    ⑷系統(tǒng)的容錯能力
    軟、硬件設備具有良好的容錯能力，當各軟、硬件功能與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的通訊出錯，以及當司機或運行人員在操作過程中發(fā)生一般性錯誤時，均不影響系統(tǒng)的正常運。行。對意外情況引起的故障，系統(tǒng)具備恢復能力。
    ⑸系統(tǒng)的安全性
    正常情況下，硬件和軟件設備的運行均不會危及現(xiàn)場設備的安全穩(wěn)定運行和工作人員的安全。保障對設備和工作人員的安全。
    ⑹系統(tǒng)的抗電磁*力
    系統(tǒng)具有足夠的抗電磁*力，加入軟件濾波，符合IEC標準，確保在各種環(huán)境中的穩(wěn)定運行。
4結(jié)束語
    該控制系統(tǒng)于2003年年底正式投入運行，系統(tǒng)年可用率大于99.9%。該設備具有運算速度快、控制精度高、誤差小、穩(wěn)定性好、功耗低、系統(tǒng)功能易于調(diào)整、參數(shù)設置簡單等優(yōu)點。