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摘要：目前，山西省大部分矿井提升机电控系统正逐步由早期的以TKD逻辑电路为代表的电控系统向PLC可编程序控制系统转变。TKD控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，TKD-A系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，安全回路保护系统不完善（单线制）、系统中间继电器多、电气接点多、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。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，其具有硬件简洁、软件灵活性强、安全保护齐全（双线制）、调试方便、维护量小等特点，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。
关键词：矿井提升机;PLC控制;电控系统;安全双回路;控制原理
1、PLC控制系统安全回路双线制的设计
1.1提升机安全保护装置的要求
⑴、防止过卷装置当提升容器超过正常终端停止位置0.5m时，应自动断电，并能使保险闸发生作用;
⑵、防过速装置当提升速度超过最大速度15%，应能自动断电，并能使保险闸发生作用;
⑶、限速装置当最大速度超过3m/s时，应装设限速装置，保证提升容器到达终端位置时速度不超过2m/s。如果限速装置为凸轮板，旋转角度应不小于270°;
⑷、闸间隙保护装置当闸间隙超过规定值时，应能自动报警或自动断电;
⑸、松绳保护装置缠绕式提升机应设置松绳保护装置，并接入安全回路和报警回路;
⑹、满仓保护装置箕斗提升的井口煤仓仓满时应能报警;
⑺、减速功能保护装置当提升容器（或平衡锤）到达设计减速位置时，应能示警并减速;
⑻、深度指示器失效保护装置当指示器失效时，在加速、等速段应自动报警;减速度，应报警并自动断电;
⑼、过负荷和欠压保护装置主回路开关柜内过电流继电器应灵活可靠;
⑽、防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线形式。
1.2 PLC控制的双线制形式分类及原理
目前山西省矿井提升机PLC电控的安全回路双线形式设计主要有两种如图1所示：一种是以中信重机和洛阳源创为代表的单编码器与测速电机和凸轮板结合的双PLC电控;另一种是以焦作华飞和科达自控为代表的双编码器的双PLC电控。
第一种单编码器与测速电机和凸轮板结合的双PLC电控设计原理是：①防止过卷保护装置双线制是一套通过编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记过卷位置来实现的、另一套回路是通过由绳端容器碰撞安装在井筒轨道上的机械式过卷开关或者是深度指示器指针碰撞深度指示器上安装的机械过卷开关来实现的;②防止过速保护装置双线制是一套通过编码器转速脉冲来实现速度监控、另一套回路是通过测速发电机发出的电压值也就是所谓的强电信号来实现速度监控（此强电信号进入电控柜后通过一块转换板将强电信号转换为弱电信号传输给PLC主机进行信号处理）;③减速功能保护装置双线制是一套通过编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记过减速点位置来实现、另一套回路是通过深度指示器指针碰撞深度指示器上安装的机械减速开关来实现的;④限速装置（最大速度超过3m/s时安装），限速装置是在减速功能保护之后的保护装置，其作用是在减速保护发生作用之后如果速度降不到2m/s以下将投入工作强制降速，其双线制是一套通过编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记限速点位置来实现的;另一套是通过测速电机和凸轮板来实现，当减速保护发生作用后如果测速电机监测到速度未降到2m/s以下，则凸轮板自整角机投入，其信号值与测速电机信号值比较并发生作用将速度强制降到设定值以下。
另一种双编码器的双PLC电控设计原理是：①防止过卷保护装置双线制是通过两套编码器脉冲计数指示井筒深度在程序中标记过卷位置来实现的，并且有些厂家也将井筒轨道和深度指示器上的机械过卷开关一并接入到过卷保护回路中实现硬件过卷;②防止过速保护装置双线制是通过两套编码器转速脉冲来实现速度监控的，两套编码器中一个为高速编码器一般安装于电机轴端作为主用编码器，另一个为低速编码器一般安装于滚筒主轴端作为辅助编码器（有的也安装于深度指示器传动轴端）;③减速功能保护装置双线制是通过两套编码器脉冲计数指示井筒深度在程序中标记减速点位置来实现的，并且有些厂家也将深度指示器上的机械减速开关一并接入到减速保护回路中实现硬件减速;④限速装置（最大速度超过3m/s时安装），其双线制是通过两套编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记限速点位置来实现的。
上述两种PLC电控安全回路双线设计理念都是一样的都是为了能实现防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置的双线形式，但是其采样点设计不同。第一种是由数字量和模拟量相结合的控制方式即由弱电与强电相结合的控制方式，测速电机和凸轮板自整角机参与过速保护和限速保护采集强电信号输入控制柜转换板由转换板转换为弱电信号分为两路输入主备PLC中进行处理比较;另一种是完全由数字量来控制，两套轴编码器采样（还有些厂家安装三个轴编码器，电机轴处安装一个高速编码器，滚筒主轴和深度指示器处安装两个低速编码器，两个低速编码器的功能基本一致，提升机運行过程中三个编码器同时监测数据反馈给PLC主机进行数值比较，一旦有编码器故障则PLC主机将立刻报警提示）将每只编码器采集的数字量分为两路分别输入主备PLC中进行处理比较。主备两套PLC主机在提升机运行中主PLC参与整个提升控制过程的数据处理和保护监控，备PLC只参与监测不进行主要数据处理也就是我们平时说的一人工作一人监督，一旦主PLC发生故障则备PLC马上投入工作完成提升任务。
3结束语
矿井提升机PLC电控系统中安全回路双线制技术对于矿井提升机安全运行具有十分重要的作用，上述两种双线制控制形式其基本理念都是相同的，目的都是为了实现保护的双线监测做到有备无患。一种采用数字量与模拟量相结合的控制原理，保留了原来TKD电控中的一些采样形式，其优点是抗干扰能力强，缺点是调整繁琐、维护量大;另一种是完全采用数字量控制原理，其优点是调整简单、维护量小，缺点是抗干扰能力弱一些。可见两种控制形式各有其优缺点，在以后的生产中我们要利用其各自优点改善其缺点，充分发挥PLC电控技术优势，提高系统综合性能，为我国矿井安全生产做贡献。
4参考文献
[1] 张凤珊.电气控制及可编程序控制器.2版 [M].北京： 中国轻工业出版社，2003.
[2] 《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册.2版 [M].北京： 中国电力出版社，1998.
[3] 史国生.电气控制与可编程控制器技术 [M].北京： 化学工业出版社，2003.
关键词：矿井提升机;PLC控制;电控系统;安全双回路;控制原理
1、PLC控制系统安全回路双线制的设计
1.1提升机安全保护装置的要求
⑴、防止过卷装置当提升容器超过正常终端停止位置0.5m时，应自动断电，并能使保险闸发生作用;
⑵、防过速装置当提升速度超过最大速度15%，应能自动断电，并能使保险闸发生作用;
⑶、限速装置当最大速度超过3m/s时，应装设限速装置，保证提升容器到达终端位置时速度不超过2m/s。如果限速装置为凸轮板，旋转角度应不小于270°;
⑷、闸间隙保护装置当闸间隙超过规定值时，应能自动报警或自动断电;
⑸、松绳保护装置缠绕式提升机应设置松绳保护装置，并接入安全回路和报警回路;
⑹、满仓保护装置箕斗提升的井口煤仓仓满时应能报警;
⑺、减速功能保护装置当提升容器（或平衡锤）到达设计减速位置时，应能示警并减速;
⑻、深度指示器失效保护装置当指示器失效时，在加速、等速段应自动报警;减速度，应报警并自动断电;
⑼、过负荷和欠压保护装置主回路开关柜内过电流继电器应灵活可靠;
⑽、防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线形式。
1.2 PLC控制的双线制形式分类及原理
目前山西省矿井提升机PLC电控的安全回路双线形式设计主要有两种如图1所示：一种是以中信重机和洛阳源创为代表的单编码器与测速电机和凸轮板结合的双PLC电控;另一种是以焦作华飞和科达自控为代表的双编码器的双PLC电控。
第一种单编码器与测速电机和凸轮板结合的双PLC电控设计原理是：①防止过卷保护装置双线制是一套通过编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记过卷位置来实现的、另一套回路是通过由绳端容器碰撞安装在井筒轨道上的机械式过卷开关或者是深度指示器指针碰撞深度指示器上安装的机械过卷开关来实现的;②防止过速保护装置双线制是一套通过编码器转速脉冲来实现速度监控、另一套回路是通过测速发电机发出的电压值也就是所谓的强电信号来实现速度监控（此强电信号进入电控柜后通过一块转换板将强电信号转换为弱电信号传输给PLC主机进行信号处理）;③减速功能保护装置双线制是一套通过编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记过减速点位置来实现、另一套回路是通过深度指示器指针碰撞深度指示器上安装的机械减速开关来实现的;④限速装置（最大速度超过3m/s时安装），限速装置是在减速功能保护之后的保护装置，其作用是在减速保护发生作用之后如果速度降不到2m/s以下将投入工作强制降速，其双线制是一套通过编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记限速点位置来实现的;另一套是通过测速电机和凸轮板来实现，当减速保护发生作用后如果测速电机监测到速度未降到2m/s以下，则凸轮板自整角机投入，其信号值与测速电机信号值比较并发生作用将速度强制降到设定值以下。
另一种双编码器的双PLC电控设计原理是：①防止过卷保护装置双线制是通过两套编码器脉冲计数指示井筒深度在程序中标记过卷位置来实现的，并且有些厂家也将井筒轨道和深度指示器上的机械过卷开关一并接入到过卷保护回路中实现硬件过卷;②防止过速保护装置双线制是通过两套编码器转速脉冲来实现速度监控的，两套编码器中一个为高速编码器一般安装于电机轴端作为主用编码器，另一个为低速编码器一般安装于滚筒主轴端作为辅助编码器（有的也安装于深度指示器传动轴端）;③减速功能保护装置双线制是通过两套编码器脉冲计数指示井筒深度在程序中标记减速点位置来实现的，并且有些厂家也将深度指示器上的机械减速开关一并接入到减速保护回路中实现硬件减速;④限速装置（最大速度超过3m/s时安装），其双线制是通过两套编码器脉冲计数指示运行距离在程序中标记限速点位置来实现的。
上述两种PLC电控安全回路双线设计理念都是一样的都是为了能实现防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置的双线形式，但是其采样点设计不同。第一种是由数字量和模拟量相结合的控制方式即由弱电与强电相结合的控制方式，测速电机和凸轮板自整角机参与过速保护和限速保护采集强电信号输入控制柜转换板由转换板转换为弱电信号分为两路输入主备PLC中进行处理比较;另一种是完全由数字量来控制，两套轴编码器采样（还有些厂家安装三个轴编码器，电机轴处安装一个高速编码器，滚筒主轴和深度指示器处安装两个低速编码器，两个低速编码器的功能基本一致，提升机運行过程中三个编码器同时监测数据反馈给PLC主机进行数值比较，一旦有编码器故障则PLC主机将立刻报警提示）将每只编码器采集的数字量分为两路分别输入主备PLC中进行处理比较。主备两套PLC主机在提升机运行中主PLC参与整个提升控制过程的数据处理和保护监控，备PLC只参与监测不进行主要数据处理也就是我们平时说的一人工作一人监督，一旦主PLC发生故障则备PLC马上投入工作完成提升任务。
3结束语
矿井提升机PLC电控系统中安全回路双线制技术对于矿井提升机安全运行具有十分重要的作用，上述两种双线制控制形式其基本理念都是相同的，目的都是为了实现保护的双线监测做到有备无患。一种采用数字量与模拟量相结合的控制原理，保留了原来TKD电控中的一些采样形式，其优点是抗干扰能力强，缺点是调整繁琐、维护量大;另一种是完全采用数字量控制原理，其优点是调整简单、维护量小，缺点是抗干扰能力弱一些。可见两种控制形式各有其优缺点，在以后的生产中我们要利用其各自优点改善其缺点，充分发挥PLC电控技术优势，提高系统综合性能，为我国矿井安全生产做贡献。
4参考文献
[1] 张凤珊.电气控制及可编程序控制器.2版 [M].北京： 中国轻工业出版社，2003.
[2] 《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册.2版 [M].北京： 中国电力出版社，1998.
[3] 史国生.电气控制与可编程控制器技术 [M].北京： 化学工业出版社，2003.