【摘要】在煤矿和有色金属矿等生产过程中会用到很多的机械设备，其中的重要设备就是矿井提升机，我们要求它能做到安全性，可靠性，高效性的运行。从而保证矿井工作环境的安全可靠。所以我们研制了矿井提升系统，它要求能够在控制系统的环节多，控制过程非常复杂的环境下，能高速平稳的运行。我们的矿井提升机质量大导致其惯性很大、运行性能复杂等特点，并且几乎都是在工作状况很差的条件下进行的多样化。电气控制方式的控制比较精确，它能使提升机实现平稳、安全的运行，可靠的起动与制动运行，这样不仅使机械磨损大大减轻了，而且大大减少了矿难的发生。现在矿井的全自动化的控制，对生产矿井提升系统的要求更加的高了，比如设备的提升能力是系统中的关键部位，要求极高。同样在电气传动方式方面的要求也提高了。调速性能要好，调速精度要高，能在四象限稳定运行，正、反转切换要快，动态响应速度要快，制动和定位功能要非常准确等等是电气传动系统在矿井提升机系统中的要求。
【关键词】提升机；PLC控制技术；改造；变频调速
一、电气控制系统在提升机系统中的发展现状
随着微计算机技术的发展，矿井提升机的工作要求使它己逐步应用于矿井提升机中，其应用主要体现在以下几方面：
（1）提升工艺过程控制
（2）提升行程控制
位置控制是提升机的控制的本质，在工作中的预定地点要保证提升容器准确停车，不能出现误差要求准确度很高。利用微计算机控制结合传感器控制信号。传感器将接收到的信号进行精确感知，进行处理，据此来确定出系统的准确的位置，进而施以控制和保护。
（3）提升过程监视
安全可靠性是第一位的，所以提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节，是安全可靠的保障。
（4）安全回路
作为矿井保护的最后环节之一安全回路环节极为重要，准确地实施安全制动，使安全回路具有完善的故障监视功能，这样在安全回路本身故障时，在提升机本身故障时都可以检测到来避免危险的发生。
（5）系统调速控制实现了全数字化
二、本文研究的任务
本课题主要的研究是控制策略的研究，而矿山生产中研究就是要通过电液控实时地、准确地使的关键设备是提升机，大转动惯量是提升机的控制系统，因为强大的惯性力使这样的系统很难并应用于矿山实际生产中使在规定的要求的速度运行，长期这样将会缩短机器的使用寿命，严重的将产生脱轨等恶性事故。本文可编程控制器（PLC）与变频器相结合主要解决系统控制策略，使提升机按给定的速度来运行，满足提升机运行的要求使控制系统的精度和稳定性。简化了控制线路来代替传统的大型交流接触器是本文的目标，考虑到采用提升机电控系统保护系统恶劣的使用环境，采用控制功能强大的PLC，并应用中断模块及各种现场抗干扰措施。
三、调速控制系统方案的设计
良好的控制性能为了选择不同的提升机调速控制系统能够取得，应根据具体要求不同类型的负载的控制方案，使用性能的关键所在是控制方式来决定提升机。所以常用的控制方式主要有：转子回路串电阻调速、在以达到经济、实用为准选用调速控制系统时结合矿井的生产规模要按负载的特性要求模糊控制等。
（1）转子回路串电阻调速
在速度提升的过程中，交流接触器依次逐步闭合，使得转子回路中的电阻逐步减小，从而保证了加速力矩的平均值不变。本文采用动力制动方案解决了减速时的负力问题，电动机工作在发电状态，此时定子侧的高压电源被切除，加上直流电压，或在定子侧加上低频电源。这种拖动方案系统的缺陷是开环控制而且有级调速，很难准确地控制加速度，导致调速精度低；本系统采用触点控制，使用的开关数量多，而且开关的容量也极大导致了系统维护工作量大，得不到高的可靠性；本系统低速时大部分功率都消耗在电阻上使得运行效率低；电机的机械特性偏软。虽然这种调速方案存在诸多不足，但简单的控制方式、小的初期设备投资，使许多中小矿井的提升机仍采用这种调速方案。
（2）模糊控制调速系统
模糊控制的基本思想是通过模糊作用集，把人类专家作用于控制策略总结成被控对象或过程控制，表达式的对特定形式表示的被控对象推理处理或过程得到控制一系列条件语句以IF（条件）THEN（作用）控制规则作用集为一组，如模糊语言集“正大”、“负大”、“高”、“低”、状态条件和控制作用均为一组被量化了的。
（3）矿用提升机系统的模糊控制原理图
在采用二维的输入变量对提升机的控制中，即使用转速误差。实现的误差的变化率的模糊控制系统的原理框图如下图所示：
PLC通过采样获取被控量的值与从变频器反馈给提升机的信号通过旋转编码器检测完毕后送到输入端比较后再作为输入，分成了两部分误差信号e和误差变化率de/dt，两者被模糊化后分别输出模糊量E、Ec，模糊量E、Ec同时进入模糊推理阶段，经过推理后得到了模糊推制量U，模糊推制量U再经过解模糊得到控制信号u，控制信号u送入变频器来控制它的运行。这种闭环控制的信息简单，使这种控制方式尤为适合非线性系统控制。
本文的设计是在考察了煤矿生产的实际情况下进行的，根据研究分析其工作过程及特点，并给出提升机机械调速和交流调速的调速性能传动结构图，使提升机的变频调速控制系统做比较，这些工作对确定工作原理更加清晰。传电控系统采用什么控制方案更加合理，采用交流还是的几种高精控制系统进行直流调速，到底哪种调速方法调速性能更好。针对这种种疑问，文中分别对统提升机电控系统急需改进。改进后的提升机直流进行分析，并就目前存在分析，并与目前技术已经成熟的提升机提升机控制方案提供了很大帮助。
四、总结
本文所作的主要研究工作是围绕提升机调速性能差、高的故障率、超高的能耗等问题展开的。利用变频调速技术，并将可编程控制器（PLC）强大的控制功能与变频技术相结合。在本文中主要探讨了极为重要的提升机速度控制理论与实现PLC所要完成的保护控制功能。虽然经过以上的设计和研究本调速控制系统能用于矿山的实际生产，但同类先进产品还有一定的差距在功能上及控制的精度上，在后续工作中还需要进一步完善。
参考文献
[1]范永胜，王岷.《电气控制与PLC应用》.中国电力出版社
[2]刘明伟，马宏革.《电机与电气控制》.科学出版社
[3]王树.《变频调速系统设计与应用》.机械工业出版社
[4]周祖德，邓坚.《机电传动控制》.华理工大学出版社
作者简介
杨荣秀，女，山东济宁人，青岛科技大学工程硕士 研究方向：控制工程。