導(dǎo)語：井下絞車智能控制系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對煤礦井下絞車調(diào)速控制系統(tǒng)反應(yīng)靈敏度低、可靠性差，嚴(yán)重影響絞車井下運行安全的現(xiàn)狀，提出了一種新的井下絞車智能控制系統(tǒng)，通過采用車速及泄漏打點系統(tǒng)的閉環(huán)反饋，實現(xiàn)對梭車在不同運行狀態(tài)下的靈活調(diào)整，不僅顯著降低了絞車運行時的功耗，還將絞車反應(yīng)速度提升了83.7%以上，有效提升了絞車運行的安全性和經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：絞車；智能控制；閉環(huán)反饋

無極繩絞車是一種被廣泛應(yīng)用在煤礦井下的重載運輸設(shè)備，具有載重量大、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，主要用于對液壓支架、采煤機等大型設(shè)備的整體式轉(zhuǎn)運。由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，無極繩絞車在實際使用過程中需要根據(jù)井下物料運輸需求和地質(zhì)條件的不同來靈活調(diào)整轉(zhuǎn)運速度和狀態(tài)。目前的無極繩絞車控制系統(tǒng)多采用二象限變頻器驅(qū)動控制，不僅控制靈敏度不高，而且控制可靠性差，難以滿足井下復(fù)雜地質(zhì)條件下的牽引控制要求。結(jié)合井下牽引控制的實際需求，本文提出了一種新的井下絞車智能控制系統(tǒng)，以四象限變頻控制器為核心，實現(xiàn)了對無極繩絞車運行過程的狀態(tài)監(jiān)測、故障報警，同時通過采用車速及泄漏打點系統(tǒng)的閉環(huán)反饋，實現(xiàn)對梭車在不同運行狀態(tài)下的靈活調(diào)整。實際應(yīng)用表明，新的控制系統(tǒng)能夠?qū)⒔g車工作時的功耗降低27.6%以上，將絞車調(diào)速的反應(yīng)速度提升83.7%以上，顯著提升了絞車工作時的安全性和經(jīng)濟性。鑒于此，新的井下絞車智能控制系統(tǒng)目前已經(jīng)在多個煤礦得到了推廣應(yīng)用。

1絞車智能控制系統(tǒng)

以SQ-120/132P無極繩絞車為例，其主要由張緊裝置、換向裝置、絞車及控制系統(tǒng)構(gòu)成。在工作過程中，絞車通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鋼絲繩的線速度，鋼絲繩牽引梭車運行，并通過梭車碰頭來帶動串車運輸物料。由于串車運行時的負載狀態(tài)不同、運輸路況不同、牽引受力方向不同，要求絞車能夠進行正反轉(zhuǎn)、無級調(diào)速，同時系統(tǒng)能夠根據(jù)絞車的運行狀態(tài)自動選擇合適的運行方式，以滿足智能運行控制要求。結(jié)合無極絞車的實際使用需求，本文所提出的絞車智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。由圖1可知，在系統(tǒng)運行過程中，作業(yè)人員根據(jù)串車上的負載狀態(tài)，分別設(shè)定空載、輕載和重載的接入信號，同時通過泄漏通信/打點來確認對應(yīng)的串車已經(jīng)連接進牽引系統(tǒng)，系統(tǒng)控制器根據(jù)設(shè)定的串車負載狀態(tài)自動選擇絞車運行時的牽引速度等指標(biāo)輸出給絞車驅(qū)動電機。同時，為了確保對絞車運行狀態(tài)的精確控制，在絞車運行的不同路段提前設(shè)定該路段的參數(shù)，當(dāng)絞車運行到該路段后接收到路段的參數(shù)信息，根據(jù)該路段參數(shù)信息對絞車驅(qū)動電機的輸出狀態(tài)進行調(diào)整，在確保運行安全的情況下提升絞車運行的經(jīng)濟性。為了滿足多路段工況下控制靈活性的需求，該控制系統(tǒng)中采用了四象限變頻器，根據(jù)控制邏輯，第一象限為電機正向運行，第三象限控制電機反向運行，第二象限控制電機正向回饋制動，第四象限則控制電機進行反向回饋制動。當(dāng)串車處于重載狀態(tài)進行轉(zhuǎn)彎或者經(jīng)過變坡的路徑時，可采用恒壓變頻比輸出模式來控制串車的運行狀態(tài)，此時控制器控制變頻器在第一和第三象限工作即可。當(dāng)串車處于輕載或者空載狀態(tài)時，為了提升絞車的運行效率和經(jīng)濟性，可以采用恒功率控制輸出的模式控制串車運行，此時控制器控制變頻器依然在第一和第三象限內(nèi)工作。當(dāng)串車需要停車或者減速運行時，要根據(jù)牽引方向來控制變頻器的工作象限，若是正方向牽引，則在第二象限工作，使串車制動時的機械能轉(zhuǎn)換為電能存儲到電網(wǎng)內(nèi)，若是反向牽引，則在第四象限內(nèi)工作[2]。

2變頻控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，要求該變頻控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)要具有高可靠性，同時還要滿足數(shù)據(jù)處理快速性和安全性的要求。該變頻控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括PLC控制中心、泄漏通信/打點、變頻器、驅(qū)動電機模塊等，具體如圖2所示[3]。由圖2可知，該控制系統(tǒng)中各個硬件單元之間通過以太網(wǎng)相互連接，數(shù)據(jù)通信以RS-485通信協(xié)議為準(zhǔn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析后能夠?qū)⒔g車的運行狀態(tài)、故障信息等顯示在觸摸屏上；PLC控制中心作為現(xiàn)場主控制器，通過對串車負載情況和路況的分析，精確地選擇最佳的運行控制邏輯，并發(fā)出調(diào)整控制指令。在系統(tǒng)中加入了數(shù)字量模塊，能夠?qū)g車的運行狀態(tài)信息進行篩選和判斷，若相關(guān)參數(shù)超出了系統(tǒng)設(shè)定的正常值，則發(fā)出語音報警信號，以便技術(shù)人員及時處理，防止在牽引過程中發(fā)生安全事故。

3變頻控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

無極絞車在運行過程中不僅需要確保井下的運輸安全，還需要確保能夠以最經(jīng)濟的方式運行。因此，結(jié)合實際情況，以保障運輸安全為基礎(chǔ)，以提升運輸效率和運輸經(jīng)濟性為核心，提出了一種新的變頻控制邏輯，其結(jié)構(gòu)如圖3所示由圖3可知，變頻控制邏輯是以PLC控制系統(tǒng)發(fā)出的調(diào)控指令為基礎(chǔ)，若系統(tǒng)輸出的指令為模式1，則控制絞車驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)，控制電機處于第一或者第三象限運轉(zhuǎn)狀態(tài)，能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機械能，拖動串車運行。當(dāng)系統(tǒng)輸出的指令為模式0時，控制電機處于第二或者第四象限運轉(zhuǎn)狀態(tài)，能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)換為電能，降低工作時的能耗，提升運行經(jīng)濟性。實際應(yīng)用表明，該控制系統(tǒng)在相同的外界條件下能夠?qū)㈦娔芟慕档?7.6%以上，顯著提升了系統(tǒng)運行時的經(jīng)濟性。同時，系統(tǒng)的邏輯控制采用了并行控制模式，系統(tǒng)分析出結(jié)果后能直接控制變頻器調(diào)整，因此有效提升了絞車運行時的反應(yīng)速度。經(jīng)過對比，優(yōu)化前后絞車的反應(yīng)速度由最初的2.8s降低到了目前的0.46s，反應(yīng)速度提升了83.7%，極大地提升了絞車運行的靈敏性和安全性。

4結(jié)語

針對煤礦井下絞車調(diào)速控制系統(tǒng)反應(yīng)靈敏度低、可靠性差，嚴(yán)重影響絞車井下運行安全的現(xiàn)狀，提出了一種新的井下絞車智能控制系統(tǒng)，對其整體結(jié)構(gòu)和軟硬件進行了分析，結(jié)果表明：a)絞車智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)絞車的運行狀態(tài)自動選擇合適的運行方式，滿足不同運行條件下控制靈活性和安全性的需求；b)變頻控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括了PLC控制中心、泄漏通信/打點、變頻器、驅(qū)動電機模塊等，具有高可靠性和高靈敏性c)智能控制系統(tǒng)的邏輯控制采用了并行控制模式，系統(tǒng)分析出結(jié)果后能直接控制變頻器調(diào)整，能夠有效提升運行時的反應(yīng)速度；d)新的控制系統(tǒng)能夠?qū)⒔g車工作時的功耗降低27.6%以上，將絞車的反應(yīng)速度提升83.7%以上，顯著提升了絞車工作時的安全性和經(jīng)濟性。

參考文獻：

［1］孫玉祥.無極繩絞車在煤礦井下運輸?shù)膽?yīng)用［J］.礦業(yè)裝備，2018(2)：122-123.

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［3］于方洋，鄧國強.礦用無極繩絞車變頻控制系統(tǒng)及其應(yīng)用［J］.工礦自動化，2011，37(11)：90-92.

［4］寇保福，劉邱祖，馮曉.立井提升鋼絲繩調(diào)節(jié)裝置的仿真分析及應(yīng)用［J］.煤炭技術(shù)，2015，34(2)：217-219.

作者：蔡俊川 單位：山西焦煤集團嵐縣正利煤業(yè)有限公司