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[摘 要]本文主要通过分析国内外矿井提升机的发展现状，讲述了PLC技术在矿井提升机的应用，并对PLC技术在矿井提升机中的研究目的和意义进行了探讨。
[关键词]矿井提升机；PLC
中图分类号：TD63+3 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2014）31-0014-01
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。对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。随着PLC技术的不断发展，采用先进的PLC技术代替传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到极大的改善，其自动化水平、安全、可靠性都达到了新的高度，并采用现代化的管理和监视手段保障提升机的安全运行。
1.国内外矿井提升机的发展现状
1.1 国外矿井提升机电控系统
目前国外矿井提升机的调速传动部分主要有直流调速传动系统和交交变频式交流调速传动系统两大类，由于直流电动机本身固有的缺陷，加上电力电子技术和控制技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美，目前交交变频交流调速的前景更为看好，交流调速已进入逐步替代直流调速的时代。
早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器应用于提升机控制。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。特别要强调的是，此时期在国外一些著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。
1.2 国内矿井提升机电控系统
在我国，改革开放以来矿井提升机电控系统的研究、设计、制造和使用上都取得了长足的进步。在80年代以前，绝大多数矿井提升机采用绕线式异步电动机转子回路串电阻的交流调速系统，而少数则采用发电机—电动机直流调速系统（G—M系统）。90年代以来投产的中、大型矿井的提升机多数采用磁场换向的晶闸管直流可逆调速系统（V—M系统），也有少数矿井采用代表当前先进水平的交—交变频的现代交流调速系统。
目前我国正在服务的大多数矿井提升机电控系统主要是转子回路串电阻的交流调速系统与G—M直流调速系统，V—M可逆调速系统目前已经广泛使用，如：交—交变频的交流调速系统、全数字交、直流调速系统等，但目前这些系统主要用于新建矿井。
从我国矿井提升机电控系统的现状来看，80%以上的矿井提升机仍采用继电器—接触器控制，通过改变转子回路串联的附加电阻来实现调速。这种调速方式是有级调速，调速时能耗很大，属转子功率消耗型调速方案。在加速阶段和低速运行时，大部分能量（转差能量）以热能的形式消耗掉了，因此电控系统的运行效率较低。同时，这种调速方案为了在低同步状态下产生制动转矩，需采用直流能耗制动方案（即动力制动）、或采用低频制动。但无论采用何种方式，总需要设置辅助电源和定子绕组的二次切换操作。虽然这种方案存在着调速性能差、运行效率低、运行状态的切换死区大及调速不平滑等缺点。但目前在我国的各种矿山中，这种方案使用得仍相当普遍，将面临着技术改造的问题。
从目前各种不同的技术改造方案的比较看，采用PLC技术与传统的继电器—接触器控制系统相结合的方案是一条符合我国国情的提升机电控系统改造的优选方案。这种基于PLC技术的电控系统在我国90年代已有不少的产品通过工业运行，都取得了较好的运行效果，如：洛阳中信重机自动化工程有限责任公司选用Siemens公司的S7系列PLC研制开发生产的矿井提升机PLC电控系统；天津电气控制设备厂研制开发生产的采用美国通用电器公司GE—9030系列PLC的TKD—PC系列和TKM—PC系列矿井提升机成套电控系统；焦作华飞电子电器工业有限公司研制开发生产的选用日本立石公司C60P系列PLC的JTDK—PC矿井提升机成套电控系统等；这些采用PLC技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。
2.PLC技术在矿井提升机的应用
可编程控制器（PLC）是目前作为工业控制最理想的机型，它是采用计算机技术、按照事先编好并储存在计算机内部一段程序来完成设备的操作控制。采用PLC控制，硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小，PLC技术己经广泛应用于各种提升机控制，配合一些提升机专用电子模块组成的提升机控制设备，可供控制高压带动力制动或低频制动，单、双机拖动等操作、监控和安全保护系统选用可编程控制器。主控计算机应用软件能完成提升机自动、半自动、手动、检修、低速爬行等各种运动方式的控制要求而在PLC电控系统的基础上配合变频调速装置，不但适合提升机运行工艺的要求，还将解决整套提升机系统的电力拖动方面的一系列问题。对提升机运行速度曲线、转矩大小的要求都由变频器来完成，简化了控制操作流程，提高了控制精度。
结合现场实际情况用编程的方法解决各项控制和保护功能之间的逻辑关系的。各外设控制开关或传感器作为输入信号，接到PLC机的输入端子，这些信号的工作状态被PLC机调用，经逻辑、时序、微分、比较、计数等手段处理后，PLC相应的输出继电器，控制继电器、加速接触器、高压换向器、制动回路、信号回路等外部被控对象动作，完成提升机的加速、等速、减速、爬行、制动、停车、保护、信号、显示等工作过程。
由实际工业运行情况看，用PLC技术对矿井提升机电控系统进行改造后，不但可以加强系统的控制功能，加强系统对故障的判别和处理能力，而且也大大的提高了系统的可靠性和安全性；维护工作量减少，耗电量减少，节能效果显著；从系统的应用情况看仍存在一些需进一步完善的问题如：网络通信功能和先进控制技术及策略如智能控制等，在现有PLC技术的基础上进一步进行功能扩充，将会进一步提高我国矿井提升电控系统的现代化水平。
3.PLC技术在矿井提升机中的研究目的和意义
矿井提升机是矿山生产的至关重要的大型设备，对矿井的生产及安全起着非常重要的作用，有着重要的国民经济意义。由于提升机的生产工艺要求比较高，所以它的电气传动及电气控制装置一直是各国电气传动界的一个重要研究领域。
矿井提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。该系统具有全数字调速+晶闸管整流+PLC控制功能，其中主控部分采用S7—300系列的可编程程序控制器，完成S曲线的给定和速度闭环控制；全数字直流调速系统的主驱动部分变流装置采用西门子6RA70；操作台配备工控机与PLC建立网络通讯，实现整个系统的实时监控；主控PLC、行程控制PLC、上位机，通过PROFIBUS总线构成网络；操作台配远程I/O，控制柜配远程I/O，远程I/O与主控PLC通过PROFIBUS总线构成网络；主井装载及提升机信号系统采用PLC可编程控制，实现定量装载、监控、记忆、显示灯，彻底解决了原“TKD”电控老化、维修量大、事故率高、交流控制不稳定、停车位置不准确，经常出现紧急制动等不安全隐患，为矿井的长远发展奠定了基础。
[关键词]矿井提升机；PLC
中图分类号：TD63+3 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2014）31-0014-01
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。对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。随着PLC技术的不断发展，采用先进的PLC技术代替传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到极大的改善，其自动化水平、安全、可靠性都达到了新的高度，并采用现代化的管理和监视手段保障提升机的安全运行。
1.国内外矿井提升机的发展现状
1.1 国外矿井提升机电控系统
目前国外矿井提升机的调速传动部分主要有直流调速传动系统和交交变频式交流调速传动系统两大类，由于直流电动机本身固有的缺陷，加上电力电子技术和控制技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美，目前交交变频交流调速的前景更为看好，交流调速已进入逐步替代直流调速的时代。
早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器应用于提升机控制。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。特别要强调的是，此时期在国外一些著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。
1.2 国内矿井提升机电控系统
在我国，改革开放以来矿井提升机电控系统的研究、设计、制造和使用上都取得了长足的进步。在80年代以前，绝大多数矿井提升机采用绕线式异步电动机转子回路串电阻的交流调速系统，而少数则采用发电机—电动机直流调速系统（G—M系统）。90年代以来投产的中、大型矿井的提升机多数采用磁场换向的晶闸管直流可逆调速系统（V—M系统），也有少数矿井采用代表当前先进水平的交—交变频的现代交流调速系统。
目前我国正在服务的大多数矿井提升机电控系统主要是转子回路串电阻的交流调速系统与G—M直流调速系统，V—M可逆调速系统目前已经广泛使用，如：交—交变频的交流调速系统、全数字交、直流调速系统等，但目前这些系统主要用于新建矿井。
从我国矿井提升机电控系统的现状来看，80%以上的矿井提升机仍采用继电器—接触器控制，通过改变转子回路串联的附加电阻来实现调速。这种调速方式是有级调速，调速时能耗很大，属转子功率消耗型调速方案。在加速阶段和低速运行时，大部分能量（转差能量）以热能的形式消耗掉了，因此电控系统的运行效率较低。同时，这种调速方案为了在低同步状态下产生制动转矩，需采用直流能耗制动方案（即动力制动）、或采用低频制动。但无论采用何种方式，总需要设置辅助电源和定子绕组的二次切换操作。虽然这种方案存在着调速性能差、运行效率低、运行状态的切换死区大及调速不平滑等缺点。但目前在我国的各种矿山中，这种方案使用得仍相当普遍，将面临着技术改造的问题。
从目前各种不同的技术改造方案的比较看，采用PLC技术与传统的继电器—接触器控制系统相结合的方案是一条符合我国国情的提升机电控系统改造的优选方案。这种基于PLC技术的电控系统在我国90年代已有不少的产品通过工业运行，都取得了较好的运行效果，如：洛阳中信重机自动化工程有限责任公司选用Siemens公司的S7系列PLC研制开发生产的矿井提升机PLC电控系统；天津电气控制设备厂研制开发生产的采用美国通用电器公司GE—9030系列PLC的TKD—PC系列和TKM—PC系列矿井提升机成套电控系统；焦作华飞电子电器工业有限公司研制开发生产的选用日本立石公司C60P系列PLC的JTDK—PC矿井提升机成套电控系统等；这些采用PLC技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。
2.PLC技术在矿井提升机的应用
可编程控制器（PLC）是目前作为工业控制最理想的机型，它是采用计算机技术、按照事先编好并储存在计算机内部一段程序来完成设备的操作控制。采用PLC控制，硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小，PLC技术己经广泛应用于各种提升机控制，配合一些提升机专用电子模块组成的提升机控制设备，可供控制高压带动力制动或低频制动，单、双机拖动等操作、监控和安全保护系统选用可编程控制器。主控计算机应用软件能完成提升机自动、半自动、手动、检修、低速爬行等各种运动方式的控制要求而在PLC电控系统的基础上配合变频调速装置，不但适合提升机运行工艺的要求，还将解决整套提升机系统的电力拖动方面的一系列问题。对提升机运行速度曲线、转矩大小的要求都由变频器来完成，简化了控制操作流程，提高了控制精度。
结合现场实际情况用编程的方法解决各项控制和保护功能之间的逻辑关系的。各外设控制开关或传感器作为输入信号，接到PLC机的输入端子，这些信号的工作状态被PLC机调用，经逻辑、时序、微分、比较、计数等手段处理后，PLC相应的输出继电器，控制继电器、加速接触器、高压换向器、制动回路、信号回路等外部被控对象动作，完成提升机的加速、等速、减速、爬行、制动、停车、保护、信号、显示等工作过程。
由实际工业运行情况看，用PLC技术对矿井提升机电控系统进行改造后，不但可以加强系统的控制功能，加强系统对故障的判别和处理能力，而且也大大的提高了系统的可靠性和安全性；维护工作量减少，耗电量减少，节能效果显著；从系统的应用情况看仍存在一些需进一步完善的问题如：网络通信功能和先进控制技术及策略如智能控制等，在现有PLC技术的基础上进一步进行功能扩充，将会进一步提高我国矿井提升电控系统的现代化水平。
3.PLC技术在矿井提升机中的研究目的和意义
矿井提升机是矿山生产的至关重要的大型设备，对矿井的生产及安全起着非常重要的作用，有着重要的国民经济意义。由于提升机的生产工艺要求比较高，所以它的电气传动及电气控制装置一直是各国电气传动界的一个重要研究领域。
矿井提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。该系统具有全数字调速+晶闸管整流+PLC控制功能，其中主控部分采用S7—300系列的可编程程序控制器，完成S曲线的给定和速度闭环控制；全数字直流调速系统的主驱动部分变流装置采用西门子6RA70；操作台配备工控机与PLC建立网络通讯，实现整个系统的实时监控；主控PLC、行程控制PLC、上位机，通过PROFIBUS总线构成网络；操作台配远程I/O，控制柜配远程I/O，远程I/O与主控PLC通过PROFIBUS总线构成网络；主井装载及提升机信号系统采用PLC可编程控制，实现定量装载、监控、记忆、显示灯，彻底解决了原“TKD”电控老化、维修量大、事故率高、交流控制不稳定、停车位置不准确，经常出现紧急制动等不安全隐患，为矿井的长远发展奠定了基础。