摘 要：采用西门子可编程控制器和西门子6RA70系列全数字直流调速装置对我矿主井提升机电控系统进行改造，使提升机电控系统实现数字化、网络化控制，并达到运行安全可靠，操作简单、维修量少、节能高效的目标。

　　关键词：直流调速;数字化;电控改造;PLC控制;性能优越

　　南京银茂铅锌矿业公司井下出矿是通过主提升机把下面各中段矿石提到+14米。作为我矿的主提升机，它原来的电控系统是继电器、接触器控制和直流晶闸管模拟电子调速控制系统，效率低下，安全隐患多，维修量也大。近几年来，随着我国经济的快速发展和对矿山资源需求的高速增长，我矿的出矿量也是快速增加，从原来的20万吨/年到2007年的35万吨/年再到2009年的37万吨/年，主提升系统作为出矿的关键设备，在某种程度上，它已经在影响我矿的出矿效率，所以其电控技术的发展和改进对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。

　　1、主提升机电控系统的改造

　　从2007年年底开始我们公司通过洛阳源创公司对井下主提升机电控系统进行改造。全套提升电控系统主要由高压配电系统、低压配电系统、操作系统、全数字传动系统及计算机监控系统组成。操作系统选用西门子公司原装S7-300系列PLC作为操作控制中心，传动系统采用西门子原装的6RA70系列全数字直流调速装置，实现磁场恒定、电枢换向等控制。

　　改造后的电控系统原理结构图如图1所示：

　　图一：系统原理结构图

　　1.1高压配电系统

　　二路高压进线到整流变压器，馈电柜合闸信号输入PLC和接入安全回路，紧急事故时，司机可手动切除高压电源。

　　1.2配电系统

　　两路AC380V低压电源接入提升数控柜，分配后提供变流系统控制电源、主电机风机电源、液压站电源、润滑站电源、操作电源、PLC电源及其他用电。

　　1.3操作系统

　　操作系统完成对整套电控的操作控制，改造后以西门子PLC为控制中心对整个系统实施控制。外围的输入信号(如操作台的按钮输入等)直接送入PLC的输入模块或通过继电器转换后(如井筒开关信号)送入PLC的输入模块，或通过通讯方式与PLC实现数据交换。PLC的中央处理器(CPU)在接收到这些信号后，会根据系统的情况及操作指令给出开关信号的继电器输出或模拟量信号的输出，或者通过通讯的方式输出信号，这些不同的输出信号再分别控制不同的设备，如液压站、润滑站、变流系统等。

　　可编程控制器在提升电气操作系统中完成的功能主要有：

　　⑴、根据控制方式、提升方式、罐笼所处位置、提升信号的选择等条件发出给定速度的大小及方向的信号，送入传动系统。

　　⑵、根据开车信号和机械闸的状态确定电气传动系统中的各调节器和触发电路是否解锁。

　　⑶、根据电控系统和提升机中各个量的大小和极性进行逻辑判断，以确定是否有故障以及故障的性质，将故障信号分类送到安全回路。同时还可以将运行状态和故障信号显示出来。

　　⑷、根据操作指令完成对其他设备的控制，如液压站，控制提升机的运行。

　　改造后的新型操作台，配有数字式深度指示器及各种显示仪表：如电压表、速度表、可调闸电流表、电枢电流表等。操作台内有一套辅控PLC，与主PLC通过PROFIBUS-DP总线以主站/从站方式连接，进行数据交换。

　　PLC所处理的信号大部分来源于提升机外围的检测设备，新系统具有非常完善的检测系统，比如位置检测、速度检测。罐笼位置和速度是靠光电编码器检测的，这个光电编码器装在卷筒的侧面中心轴上，提升机运行时，它跟随着卷筒旋转，产生脉冲，它产生的脉冲数量正比与提升机转动的圈数，光电编码器输出脉冲数进入PLC，经过PLC模拟量模块的处理、计算可以得到罐笼的实际位置和实际速度，脉冲A、B之间相差90度电角度，通过判断其相位差的正负，还可以确定提升机的实际运行方向。另外在井筒中还装有磁开关来检测提升机的运行同步、2m/s定点监测、减速点、停车点、过卷点等，PLC根据这些信号及时校正提升机的运行数据，完成相应的操作控制。

　　1.4直流传动系统

　　直流传动系统采用西门子原装的6RA70系列全数字直流调速装置，实现的主要功能有：速度给定控制，可调斜率的加/减速度给定值设定，启动防冲击制S型曲线，以及速度闭环控制，电流闭环控制等。在改造中我们用两台6RA70并联12脉动运行，两组并联运行时，两组桥的输出电压不变，但是输出电流可以增加1倍，这样，就可以使系统的负载增加1倍，两台6RA70并联12脉动运行时应该注意以下问题：必须保证他们的负载是一样的，即每台6RA70的输出电流是相同的。为了实现此目的，采用了以下措施：①2台6RA70同型号同规格，②2组6RA70装置设置为：共用1个速度环节，但是有各自的电流环，且2个电流环的参数设置相同，并接受相同的电流给定指令。6RA70全数字直流调速装置硬件简单，结构紧凑，逻辑关系明确，与模拟量直流调速系统相比，具有性能可靠，调试周期短等优点，并能使系统获得最佳的动静态特性。

　　图二：并联十二脉动原理图

　　1.5计算机监控系统

　　计算机安装有STEP 7和WinCC软件，通过与PLC的通讯获得整个PLC系统的信息，并将这些信息以图形和文字的形式显示在显示器上， WinCC的监控画面上有提升机的系统概貌、系统参数、安全监视、深度监视、信号监视、速度和电流显示等。利用STEP 7软件进入程序，也可以实时监控提升机的运行状态和各个参数，同时也可以通过它修改PLC的程序，查找系统故障。

　　2、改造效果

　　2.1我矿主提升机电控系统在改造后，它的操作系统—调速系统—监控系统之间通过工业局域网络进行系统通讯及信号交换，并预留与矿山的调度局域网进行联网的接口，可以和我矿2008年建成的矿山调度数字平台连接起来，具有远程诊断功能。

　　2.2操作简单，信号及状态显示齐全直观，监控系统完善。

　　2.3系统的安全保护功能齐全，有全速超速保护、定点超速保护、包络线减速保护、高压跳闸联锁、快开联锁、制动油压高保护、操作急停、过卷保护、错向保护、测速机监视、编码器位置及速度监视等等。同时还具备有应急开车功能，当PLC出现故障时，为避免罐笼长时间停滞在井筒中，选择应急开车，运行速度不高于0.5m/s。

　　2.4故障率极低，与改造前相比较，它的故障率不足原来的20%， 而且出现故障时，查找故障非常方便，维修时间也大大减少。

　　2.5高效节能，改造后每班可以比原来多提一百多吨矿石，每月用电量节约一万度左右，所以经意效益是非常可观的。

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