近幾年我國煤炭工業蓬勃發展，越來越多的礦山向大型、高效方向發展，井下開採設備和支護設備也向大型化方向發展，需要提高井下提升設備的提升能力。隨著老礦山不斷向深部煤層開採，深井、超深井不斷出現，也要求提高井下提升設備的提升長度和能力。因此，井下提升運輸設備能力小，設備落後的矛盾越來越突出；大型設備下井不得不解體，然後在組裝條件極差工作面恢復組裝，不但效率低下、工人勞動強度大，而且所組裝的設備性能難以保證；由於井下提升設備能力的限制，深井、超深井的提升長度不得不加以限制；這些都嚴重製約著礦山生產的發展。此外，隨著國家對於煤礦安全越來越重視及煤礦安全事故的頻繁發生，國家安全生產監管部門要求礦井井下采用的提升絞車安全性能要更高。
絞車是工業生產過程中一種常見的機械，具有悠久的發展歷史和比較成熟的設計製造技術。隨著絞車製造技術的不斷提高、加工材料的不斷改進以及電氣控制技術的不斷髮展，絞車在動力、節能和安全性等方面取得了很大的進步。
目前，絞車正被廣泛地運用於礦山、港口、工廠、建築和海洋等諸多領域。在礦山採掘和運輸場合，絞車作為重要輔助設備被大量而廣泛地運用著，例如礦用提升絞車、調度絞車、耙礦絞車和鑿井絞車等。提升絞車可用於礦山豎井或斜井中物品與人員的調度，具有較大的牽引功率和很好的安全性，是礦山生產中不可缺少的設備之一。
1.2提升絞車概述
1．絞車的分類
絞車多種多樣的用途，決定了絞車的種類和組成形式也是多種多樣的。按照絞車捲筒的數量分，絞車可以分為三種:單捲筒絞車、雙捲筒絞車和三捲筒絞車。單捲筒絞車是三種類型絞車中最常見的。它只有一個捲筒用來存放纜繩或者鉸鏈，一般用於對捲筒的容繩量要求不高的場合。另外，按照絞車的驅動方式，通常又把絞車分為電動絞車，氣動絞車和液壓絞車三種。
2．絞車的特點和性能要求
通過對絞車應用場合的探討和絞車結構的分析，可以得知，在工程應用中絞車會具有如下一些特點:
（1）負載時變；
（2）驅動力矩範圍大；
（3）要求調速方便，高低速運行穩定；
（4）對安全可靠性要求較高；
（5）要求具有較好的可操作性；
目前，國內外對提升設備經過多年的研究，近幾十年來發展的很快，尤其是提升設備的滾筒方式、制動方式和電力拖動、自動化控制等方面有很大的改進，在提升設備的理論和實踐方面都取得了豐富的經驗。國內外對於提升絞車的優化設計研究屬於較冷門的行業，相關的研究成果不太多。
我國的礦用提升絞車其調速原理經歷了電阻調速、液壓調速、變頻調速及行星差動調速等幾次大的改進，目前國產提升絞車所採用的調速裝置主要有兩種類型：一是液壓傳動調速裝置（液壓調速），其產品形式即為現有的液壓提升絞車；二是電控調速裝置（變頻調控），其產品形式即為現有的傳統JT系列絞車。煤礦提升絞車是煤礦安全生產的重要設備，是安全生產的關鍵，它能否正常運行，直接關係著煤炭的產量、生產成本及礦井和職工的安全。隨著市場經濟的發展和礦井標準化建設的需要，提升絞車的運行質量越來越受到各級部門的重視。
1.3絞車電控技術要求
礦井提升絞車包括機械設備及拖動控制系統，是聯繫地下和地上的重要途徑，是礦山生產的咽喉設備，其性能好壞直接關係到礦山的生產效率和安全性及可靠性，它的安全、可靠運行是整個礦井正常生產的必要條件，一旦發生故障，所造成的經濟損失是巨大的。“運輸是礦井的動脈，提升是咽喉”形象地描述了礦井提升運輸系統的工作過程與重要作用[3]。這就要求礦井提升絞車的運行應安全、可靠、高效，而且停車位置要準確。主要技術要求有以下幾個：
（1）安全性要求：故障時，可安全制動；
（2）可靠性要求：故障率低，長時間安全工作；
（3）高效性要求：縮短提升循環時間（包括運行、停止時間）；
（4）經濟性要求：節能，易維護。
1.4現用絞車存在的問題
根據《煤礦安全規程》規定：投入運行後的提升設備，必須由礦務局機電部門每年進行一次檢查，每3年進行一次測試，認定合格並簽發運行許可證書後方可繼續使用．每次的測試結果表明大部分的絞車使用良好，但也存在一些帶有普遍性的問題，在一定程度上制約了煤炭產量，增加了生產成本，同時也影響了煤礦的安全生產，下面就針對一些主要問題進行歸納。
1．提升設備完好率差，存在重大事故隱患
提升裝置必須裝設下列保險裝置，即防過卷裝置、限速裝置、深度指示器失效保護裝置等，並滿足相應的技術要求，但有許多礦用絞車沒有設置，違反了相應規定。
2. 制動裝置可靠性差
制動裝置是提升絞車的重要組成部分，根據設計安裝要求，制動盤加工表面粗糙度應達到1.6，偏差越小越好，最大不應超過0.5mm．但有的礦用絞車安裝質量差，滾筒端面凹凸不平，使滾筒在運轉時，制動輪間歇摩擦閘瓦，從而造成電機電流波動大，電耗增加，並加速了閘瓦的磨損。還有的絞車鬆閘不徹底，有時還會因為某些干擾因素引起突然緊閘現象。這種現象會影響機械系統的使用壽命，並有可能造成斷繩等事故。
3．絞車實際運行質量較差、效率偏低
測試中發現大多數絞車均採用手動控制，加速、減速及低速爬行和停車休止時間相對偏長，使絞車提升能力下降，電機電耗增加。近年來，我國各生產廠家對結構、調速裝置等進行了許多改進，並推出了許多更新換代的產品。隨著計算機技術的飛速發展，計算機和PLC的運算速度加快、存貯能力加大、功能加強、體積減小，使煤礦機械的功能更強、性能更優、效率更高。
第二章 礦井提升絞車控制系統
多年來，礦井提升絞車及其拖運、安全保護系統等設備的技術水平和安全水平一直是困擾煤炭安全生產和效益提高的重要因素。為改變這一狀況，煤炭行業的科研、高校、生產企業和待業主管部門以及機行業的科研和生產企業的工程技術人員做了大量的工作，已開發了眾多適用的產品和技術，積累了豐富的經驗，取得了長足的進步。
目前，我國礦井提升絞車90%以上是採用單機容量在1000KW以下傳統的交流異步電機拖動，採用轉子串、切電阻調速，由繼電器－接觸器構成邏輯控制裝置；直流電動機拖動的提升絞車不足10%，其中多一半為電動機－發電機組供電，採用晶閘管整流傳動的只佔一少部分。
2.1礦井提升絞車電控系統簡介
提升絞車的主電動機採用繞線型異步電動機，通過其轉子軸上的滑環，向轉子繞組迴路接入電阻，以便進行起動和調速。對電控系統進行局部的修改、完善，按照可靠性系統工程的原理，對現的提升電控系統進行綜合分析、評價，儘量採用國內外的新技術成果，形成一套較為完整的改造方案及適用的換代產品。根據現有的經濟條件，對繞線異步電機串電阻的調速部分的電路，採用無觸點的PLC系統代替原有觸點的繼電器邏輯控制系統，提高系統的安全性及可靠性，充分利用PLC的多種功能，進一步改善控制性能，防止控制系統的內外部干擾。使提升控制系統的速度圖達到理想狀態。
JTK系列電控系統，是目前已經定型的控制系統，它可以完成半自動，其正常運行控制的以下三種運行方式：
（1）正力電動加速—電動等速—電動減速的操縱運行方法
此種運行方式適用於重物向上提升，司機將操縱手柄逐檔緩緩推出，同時配合推出制動手柄，使提升絞車由啟動逐漸均勻加速至全速運行。行至減速點時，XC失電，減速鈴響，電機串入少量電阻維持較大力矩開始緩緩減速。司機將操縱手柄逐檔收回，式提升絞車均勻的減速至低速，到達終點迅速收回兩手柄。
（2）正力電動加速—電動等速—負力減速（施機械閘）
此種運行方式適用於較輕負荷向上提升，操縱控制方式與前款大致相同，不同之處在於減速時提升絞車帶慣性減速，並輔以輕閘，使負荷速度降低，到達終點時速度收回兩手柄停車。
（3）動力制動下放
如果提升絞車有重物下放、載人之工況，按規定控制系統應配置動力制動系統。其運行方式有以下兩種：
①正力電動加速—發電等速—動力制動減速
下放重物時，啟動動力制動電源（按下動力制動電源開關DQA)，提升絞車在減速段和等速段的運行法方式與前款相同，到達減速位置，減速鈴響，司機踏下動力制動踏板，投入動力制動電源。同時輕輕帶閘制動，待動力制動電流建立以後方能鬆開制動器。提升絞車在制動電流作用下減速，到達停車位置立即收回制動手柄隔和操縱手柄至零位，停車。
②全程動力制動
開車信號發出，司機啟動動力制動電源，踏下動力制動腳踏板，待顯示有制動電流後，將操縱手柄向負載下行方向以較快速度逐檔推出至最大位置，同時緩緩鬆開制動手柄，提升絞車在重力作用下緩慢加速。司機可以通過改變腳踩踏板的角度來調節制動電流的大小，也可以，也改變操縱手柄位置，以滿足下放速度。若要終止制動電流，則必須將兩手柄收回至零位，待提升絞車絞車停止後，方能鬆開踏板。
※特別提示：腳踏動力制動是一次性投入，一經投入後，腳應踩著不放，當到提升絞車絞車完全停穩後，才能鬆開踏板。
圖1-1 主電路圖
2.2礦用絞車控制原理
如圖1-1所示提升絞車主電路圖，該控制線路大體可分為主迴路、測速回路、安全迴路、調繩閉鎖迴路、控制迴路、可調閘控制迴路、減速階段過速保護控制迴路、動力制動控制迴路、自整角機深度指示器迴路和輔助迴路等，現分述主迴路、測速回路、安全迴路和控制迴路。
1．主迴路
主迴路用於供給一臺提升電動機電源，實現失壓、過流保護，控制電機的轉向和調節轉速。
主迴路由高壓開關櫃、高壓換向器的常開觸頭、動力制動接觸器的常開主觸頭、動力制動電源裝置、提升電動機、電機轉子電阻、加速接觸器的常開主觸頭由晶閘管和裝在司機操作檯上的指示電流表和電壓表等組成。
當發出開車信號後，（294-204）接通，信號接觸器XC得電吸合。觸頭（242-239）處於閉合狀態，為開車作好準備。此時，如果控制系統正常：油泵電機已啟動，系統油溫、油壓正常，兩手柄（操作、制動）處於零位等。若將制動手柄緩緩前推鬆閘，操作手柄推動掛檔，定子迴路接通電源，提升絞車（絞車）開始啟動
開關KZK合閘線圈串入人腳踏開關JZK，作為緊急停車保護。在1LH迴路中串入三相電流繼電器JLJ，它有三個電流線圈，用來反映啟動過程中電動機定子電流的變化，與時間繼電器1JC～8JC配合，共同調節啟動過程中的速度，實現以電流為主時間為輔的自動啟動過程。
高壓換向器由ZC、FC等接觸器組成，用以改變主電機的旋轉方向。正轉時,ZC工作，反轉時,FC工作。電動機轉子迴路接有外加金屬電阻和加速晶閘管，用來獲得電動不同的人工特性。
2．測速回路
定子迴路接通電源後，倘若1SJ（246-242）尚未延時閉合，1JC未閉合，此時主電機轉子迴路的附加電阻全部加在電機的轉子上，電機轉軸輸出的力矩僅為額定力矩的（30-40）%，此力矩只為了消除齒輪間隙，也可輕載啟動提升絞車（絞車）。隨著1SJ的延時時間到，（246—242）閉合，接觸器1JC通電閉合，轉子切除一段電阻，電動機轉軸輸出力矩相應的增大，由於1JC的閉合，1JC（405-407）斷開，導致2SJ斷電，經延時後，2SJ(252-254)閉合，接通2JC……依此順序，由2JC-5JC相互交替傳遞下去，將電機轉子電阻逐檔切除，直到全部，提升絞車（絞車）進入等速運行。由於電流繼電器JLJ隨電流的大小而斷合，所以電動機的轉子電阻的切除是以電流函數為主，時間函數為輔進行切換控制。
3．安全迴路
安全迴路用於防止和避免提升絞車發生意外事故，如圖1-2所示。安全迴路203-204中串有很多保護觸頭，當提升絞車工作不正常時，其中任一個觸頭打開，迴路中安全接觸器AC斷電，就產生安全制動。AC斷電的同時，迴路的常開觸頭斷開，使高壓換向器斷電，切斷提升絞車電源，使提升絞車迅速斷電抱閘。
圖1-2 安全迴路
其中安全迴路203-204串有下列保護觸頭。工作閘控制器觸頭JTJ和制動手柄閉鎖開關的觸頭LK－1。JTJ在主令控制器手柄置於零位、LK－1在工作制動手柄置於緊閘位置時才能閉合。當提升絞車在運轉中產生安全制動而中途停車後，必須將主令控制器手柄和工作制動手柄分別恢復到零位及緊閘位置，才能解除安全制動，再次重新啟動電機，這樣可以防止突然跑車。JTJ和LK－1觸頭，在提升絞車正常啟動後雖均處於斷開位置，但因接觸器AC的輔助觸頭自鎖，所以安全迴路仍然通電。
5JC測速回路繼電器的觸頭。其線圈接在測速回路，當加速過程接近終了時，與之並聯的DXJ1、DXJ2的常開觸頭打開，如果測速回路因斷線無電壓時5JC失電，其串接於保護迴路203-204迴路的常閉觸頭斷開，使AC斷電，實現安全制動。DXJ1應在測速發動機電壓為150V時可靠吸合，250V時其線圈承受的電壓不超過50V。
GSJ2為提升絞車等速過速繼電器的觸頭。該繼電器接於測速回路的主電路中當提升絞車超過最大速度的15%時，GSJ2吸持，其接於安全迴路的常閉觸頭斷開安全迴路斷電，實現安全制動。UYJ為制動油過壓保護繼電器觸頭。當制動油過壓時，制動油過壓觸頭閉合，UYJ吸持，其接於安全迴路的常閉觸頭斷開，安全迴路斷電，實現安全制動。
ZGK1-2、FGK1-2為過捲開關。其中FGK2、ZGK2裝於井架上一般裝於提升裝置正常卸載（或裝載）位置以上0.5ｍ的地方，為了安全可靠在深度指示器相應的位置上裝有FGK1和ZGK1。當提升容器超過正常卸載（或裝載）位置過卷時，碰壓過捲開關，使AC斷電，實現安全制動。FW1-2、FW5-6為過卷復位開關的觸頭，它的作用有兩個，一個是用以短路被碰開的過捲開關，使AC迴路暫時接通，解除安全制動；再一個是使系統必須反向開車，以防止繼續過卷而擴大事故。除了裝於安全迴路的保護裝置外，還有一些保護裝置，它不要求提升絞車立即停車，可以使這一循環提升完畢，但下一次不允許再次啟動。當本次提升循環結束後，XC不可能再次通電，提升絞車不能開動。
4．控制迴路
採用單相220V交流電源，由一接觸器的常開觸頭控制通斷。如圖1-3所示，安全接觸器AC和加速接觸器1JC-8JC的線圈都設置在單相交流電源靠近零線一側，這可保證某些接點或導線絕緣損壞對地短路時，AC立即斷電，進行安全制動。時間繼電器均採用直流220V。控制迴路包括信號迴路、電機正反轉回路、動力制動接觸器迴路、轉子電阻控制迴路。
圖1-3 控制迴路
①信號迴路
信號接觸器XC接於迴路204-294中，當發出提升信號後，XC得電，閉合其自保觸頭；同時使電機正反轉回路及轉子電阻控制迴路中的XC觸頭閉合，為提升電動機送電及加速準備條件。當容器到達減速點時。深度指示器上的減速開關被閉合，各個主令開關都歸零，使XC斷電，將主電機的電源切斷，並在轉子加入全部電阻。JDC為動力制動控制繼電器，其在XC迴路的觸頭在正常提升時一直閉合，當採用動力制動時，此觸頭打開，使信號接觸器XC不起作用。DC為油壓中間繼電器的觸頭。該觸頭在提升絞車低速爬行開始時有電，使XC從爬行開始可以再次接收外部提升中信號，為再提和下個循環做好準備。LK-2為主令控制器觸頭。該觸頭在XC迴路的作用是：當採用動力制動結束後，JDC已斷電，只有使其再次得電，換向迴路或信號迴路，才有可能成為通路。為此必須使主令控制器手柄放在中間位置才行。
②電機正反轉回路
正反轉換向迴路由正反轉換向接觸器線圈ZC和FC及兩個選擇方向的主令控制器觸頭LK-3和LK-4組成，用以安全地實現接通或斷開提升主電動機的電源，並改變其旋轉方向，實現自動爬行等。手動正反轉回路中的FC常開觸頭閉合，為ZC通電準備了條件，提升絞車只能正轉。由於ZC有電，使迴路中ZC的常閉觸頭打開，FC不能有電，實現閉鎖。反方向運行時，情況相同。無論正反轉時，即使司機誤操作也保證不會發生事故。
③動力制動接觸器迴路
制動接觸器DZC迴路用來控制動力制動的投入和切除。JDC為動力制動控制接觸器，當踏動制動開關JTK時，或者當容器到達減速點後自動投入制動時，均可使JDC斷電，本觸頭閉合，投入動力制動。
④轉子電阻控制迴路
轉子控制迴路由三相電流繼電器JLJ時間繼電器1SJ～8SJ、中間繼電器1JC～8JC、主令控制器觸頭LK－5～LK－11及信號接觸器XC等組成。電流繼電器JLJ有三個電流線圈，用來反映啟動過程中定子電流的變化，它的常開接點與時間繼電器1SJ～8SJ配合，共同調節啟動過程中的速度，用以實現以電流為主附加時間校正為原則的自動或手動控制。JLJ的線圈接在電動機定子側電流互感器1LH迴路裡。在預備級電阻上，電動機定子電流很小，繼電器JLJ不動作，因此，預備級電阻的切除是按時間原則切除的。1JC～8JC為8箇中間繼電器，接於圖3加速接觸器迴路，用以控制轉子電阻的切除和接入。在加速階段它受1SJ～8SJ時間繼電器的觸頭以及LK－5～LK－11主令控制器觸頭的控制，可以實現以電流為主附加延時以及人工控制的加速過程。4迴路中串有XC觸頭是使1JC～8JC在加速和自由停車減速時受XC的控制，如果採用電動機減速時完全由司機靠主令控制器觸頭將電阻加入的方法，這時迴路中短路XC的觸頭。
當電動機減速時，再將電阻依次加入到電動機轉子，使電動機產生的轉矩下降，得到一定的減速度。1SJ～8SJ為時間繼電器，用以控制加速接觸器1JC～8JC的延時，時間繼電器受電流繼電器JLJ1的常開觸頭控制，在啟動過程中，只有當啟動電流降到JLJ1整定和釋放值時其觸頭才能打開，延時繼電器才能斷開，經整定時限後控制中間繼電器，若啟動電流沒有降到規定的釋放值，JLJ觸頭仍然閉合，相應的加速接觸器就無法切除電阻，防止了因切換電阻過早而造成啟動電流過大的情況，由於延時繼電器是直流繼電器，故將交流電源經鐵磁穩壓器後再經橋式整流器整流，並經電容濾波後再接至各延時電器迴路。
2.3電控系統的連鎖與保護
1．操縱手柄在零位，方能允許安全迴路接通並自鎖。
2．過速保護迴路和限速保護迴路工作正常安全迴路方能接通。
3．裝於減速器上的測速發動機和離心限速器對提升絞車（絞車）超速（10-15）%，進行雙重保護。
4．油電機工作，安全迴路才能接通。
5．一旦閘瓦磨損過度，系統只允許完成一次提升循環。
6．制動油溫過高，系統只允許完成一次提升循環。
7．制動油壓過高，系統安全制動。
8．裝於軌道上的過捲開關ZGK2、FGK2和裝於減速器上的過捲開關ZGK1、FGK1串人安全迴路，對提升容器過捲進行雙重保護。
9．開關KZK合閘線圈串人腳踏開關JZK，作為緊急停車保護。
2.4提升絞車的操作及控制過程
對提升絞車的操作及控制順序說明如下：
1. 開車前準備工作
（1）首先將制動手柄置於緊閘位置，此時安全迴路的LK－1觸頭閉合，迴路提升方向控制迴路的3HK常閉觸頭打開；然後將主令控制器的操縱手柄置於中間零位，此時安全迴路JTJ常開觸頭閉合，油壓中間繼電器迴路中的JDC常開觸頭閉合。以上各觸頭的閉合，為安全制動接觸器AC和信號接觸器XC的得電條件。
（2）檢查LK-2的位置是否與本次提升的減.速方式相符，若不相符，則置於相符位置。
（3）合上高壓開關櫃的隔離開關及油開關DC，使高壓換向器的電源端有電，此時，高壓電壓表V1應指示出高壓線路電壓。
（4）合上低壓盤上的交流電源進線開關，使各種油泵，電磁鐵及動力制動櫃電源端有電。
（5）檢查過卷復位開關FW是否在正常位置（即中間位置）。
（6）啟動制動油泵、潤滑油泵及動力制動電源櫃。
（7）最後使控制電源接通。
上述準備工作完畢後，正常情況下，安全制動接觸器AC則帶電吸合併自鎖，解除安全制動。
2. 提升絞車的加速
當井口發出開車信號後，信號接觸器XC得電並自鎖，司機將制動手柄向前推離緊閘位置，此時，第提升方向控制迴路的制動手柄連鎖開關的常閉觸頭閉合中，工作閘繼電器JTJ得電，其常開觸頭閉合，接通可調閘磁放大器的電源及可調閘手動自整角機的電源。隨著制動手柄不斷向前推進，液壓裝置線圈中的電流不斷增大，提升絞車鬆閘。與此同時，司機將主令控制器的手柄推向正向（反向）極端，高壓換向控制迴路中的LK-3、LK-4也同時閉合，以上各接點使ZC（或FC）得電並聯使轉子電阻逐步切除做好準備（此時轉子電阻全部接入迴路）。由於ZC（或FC）的得電吸合，使高壓送入主電機定子，隨著各段電阻的依次切除，提升絞車實現自動加速過程，直到切除第八段電阻為止。轉子電阻全部切除後，電機在自然特性曲線上運轉。等速階段，電機工作在自然特性曲線上，不需要任何控制。
3．提升絞車的減速、爬行與停車
採用電動機減速方式時，應將LK-2置於正力減速位置，使電機處於減速準備階段。
當容器到達減速點時，LK-2閉合，使電機投入到動力制動狀態，此時使6JC-8JC接觸器釋放，主電機轉子接入一部分電阻，電機就由自然特性過渡到人工特性上，開始減速，司機可根據減速的要求，用主令控制手柄將電阻逐段加入，直到快到終點位置時，投入低頻制動，使提升絞車穩定停車。
2.5提升絞車電控系統的安裝與維護
1．在現場接地中，一定要正確的安裝接地設施，注意接地的安全性。
2．電器設備各個環節，經調試試車後均應注意緊固、打記和封鎖，以免因變動而影響提升絞車正常運行。平時要經常注意系統的動作程序是否正常，隔一定時間後，還應對各整定環節進行重新校正。每年至少進行一次對系統的全面調試。
3．系統無論在何時、何種情況下停車，絞車司機都要將“手動閘”和“主令開關”打到“零位”，確保人身和系統安全。
4．當安全迴路出現故障時，系統將自動停車剎閘，這時應通過觀測屏幕上的各單元指示燈，確定故障位置，經專業人員排除故障後，方可操作提升絞車。
5．提升絞車在運行中，不得隨意轉動操縱檯上的各轉換開關，所以轉換都得在提升絞車處於禁止狀態時進行。
6．提升絞車在運行過程中，司機雙手不能離開兩手柄，同時應注意觀察各表指示情況是否正常，若遇異常情況，應迅速採取相應措施。
7．應保持各控制部裝的清潔，以保證各電器元件工作正常，特別是主提升電動機，至少每半年做一次保養，一年做一次絕緣處理。
8．提升絞車電控系統是一個機電綜合性系統，其工作時，系統各部分之間，操作人員與設備之間有著互關互聯的關係，維修技術人員應熟知系統的工作原理應常去觀測各部的運轉情況，發現問題應立即請維護人員維修。
第三章 改進方案制定3.1礦井提升絞車電控系統存在問題
某礦井提升絞車，型號為JTK-1.6×1.2，電動機額定功率為185kW，定子額定電壓380V，提升絞車最大繩速為4m/s，原拖動電機為繞線型異步電動機，TDK系列電控，採用轉子繞組串電阻調速的傳統交流電控方式。它存在以下問題：
1．JTK型主控屏電磁式繼電器較多，故障判斷排除時間長；
2．提升控制自動化程度低，提升絞車司機勞動強度大；
3．在連續提放液壓支架、採煤機等大件時，電阻發熱嚴重，經常燒壞電阻連線，能耗大；
4．調速為有級調速，機械衝擊大，鋼絲繩使用壽命低，動力制動投入時瞬間速度變化大，鋼絲繩產生跳動；
5．利用可調閘配合動力制動下放重載時，速度控制不均勻，憑司機經驗控制，易造成提升物掉道。
3.2提升絞車電控系統的要求
礦井提升絞車屬往復運動的生產機械,對於單水平提升系統,在每次提升循環中,容器的上升或下降的運動距離是相同的;對於多水平提升系統,每次提升循環中,容器的運動距離不一定相同。但無論哪種情況,提升絞車在工作過程中都有固定的循環運動方式,亦即按照一定的速度圖運轉。
根據提升絞車的運行方式和礦山企業的固有特點,對絞車電控系統的要求如下:
1.能夠四象限運行。只有這樣,絞車才能根據負載變化及工作需要,按給定速度圖自動地工作在正向或反向、電動或制動等工作狀態。
2.加、減速度的大小符合有關規程的規定。一般說來,升降人員時,加速度α≤0.75m/s2；料時,加速度α≤1.2m/s2。
3.具有良好的調速性能。亦即靜差率小、速度平穩、調速範圍大、調速方便等。
4.工作方式轉換容易。要能夠方便地進行自動、手動、驗繩、調繩等工作方式的轉換。
5.要設置準確可靠的速度給定裝置,以實現加、減速時的平穩運行。
6.要設置完善的故障監視、安全聯鎖、信號報警及閘控電路,確保系統安全運行。
3.3 PLC與傳統的繼電器控制系統比較
PLC與傳統的繼電器控制系統相比有以下許多優點：
1．可靠性高、抗干擾能力強。其硬件和軟件兩方面採用了屏蔽，濾波，隔離，故障診斷和自動恢復等措施，使可編程控制器具有很強的抗干擾能力，無故障時間長。
2．編程簡單、直觀。可編程控制器是面向用戶，面向現場，採用的是面向控制過程的梯形圖語言。
3．適應性好。可編程控制器是通過程序實現控制的，當控制要求發生改變時，只要修改程序即可，由於可編程控制器產品已標準化、系列化、模塊化，因此能方便的靈活的進行系統配置，組成規模不同、功能不同的控制系統，適應能力強，即可控制一臺單機一條生產線，又可以控制一個複雜的群控系統，即可以現場控制，又可以遠距離控制。
4．功能完善，接口功能強。目前的可編程控制器具有數字量和模擬量的輸入輸出、邏輯和算術運算、定時、技術、計數、順序控制、通信、人機對話、自檢、記錄和顯示等功能，使設備控制水平大大提高，接口功率驅動極大的方便了用戶，可以將可編程控制器與各種不同的現象設備順利聯結，輸出接口在大多數情況下也可以直接與各種傳統的繼電器、接觸器及電磁閥等聯接。
PLC的梯形圖與繼電器控制線路圖十分相似，主要原因是PLC梯形圖在繪製上沿用了繼電器控制的電路元件符號和術語，僅個別之處有些不同。同時，信號的輸入/輸出形式及控制功能基本上也是相同的，但PLC的控制與繼電器的控制又有根本的不同之處，主要表現在以下幾個方面：
1．控制邏輯
繼電器控制邏輯採用硬接線邏輯，利用繼電器機械觸點的串聯或並聯，及延時繼電器的滯後動作等組合成控制邏輯，其接線多而複雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統構成後，想再改變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點數目有限，每個只有4～8對觸點。因此靈活性和擴展性很差。而PLC採用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內存中，要改變控制邏輯，只需要改變程序即可，故稱為“軟接線”。因此靈活性和擴展性都很好。
2．工作方式
電源接通時，繼電器控制線路中各繼電器同時都處於受控狀態，即該吸合的都應吸合，不該吸合的都因受某種條件限制不能吸合，它屬於並行工作方式。而PLC的控制邏輯中，各內部器件都處於週期性循環掃描過程中，屬於串行工作方式。
3．可靠性和可維護性
繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也多。觸點開閉時會受到電弧的損壞，並有機械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護性差。而PLC採用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，體積小、壽命長、可靠性高。PLC還配有自檢和監督功能，能檢查出自身的故障，並隨時顯示給操作人員，還能動態地監視控制程序的執行情況，為現場調試和維護提供了方便。
4．控制速度
繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現控制，工作頻率低，觸點的開閉動作一般在幾十ms數量級。另外，機械觸點還會出現抖動問題。而PLC是由程序指令控制半導體電路來實現控制，屬於無觸點控制，速度極快，一般一條用戶指令的執行時間在μs數量級，且不會出現抖動。
5．定時控制
繼電器控制邏輯利用時間繼電器進行時間控制。一般來說，時間繼電器存在定時精度不高，定時範圍窄，且易受環境溼度和溫度變化的影響，調整時間困難等問題。PLC使用半導體集成電路做定時器，時基脈衝由晶體振盪器產生，精度相當高，且定時時間不受環境的影響，定時範圍一般從0.1ms到若干天或更長。用戶可根據需要在程序中設置定時值，然後由軟件來控制定時時間。
6．設計和施工
使用繼電器控制邏輯完成一項控制工程，其設計、施工、調試必須依次進行，週期長，而且修改困難。工程越大，這一點就越突出。而用PLC完成一項控制工程，在系統設計完成以後，現場施工和控制邏輯的設計（包括梯形圖設計）可以同時進行，週期短，且調試都很方便。從以上幾個方面的比較可知，PLC在性能上比繼電器控制邏輯優異，特別是可靠性高、通用性強、設計施工週期短，而且體積小、功耗低、調試、使用維護方便。
3.4電控系統改造方案
單片機設計電路複雜，功能不易改進，故不採用單片機，比較得出PLC的優越性很明顯，最終選定了松下的PLC，其軟件為FPWIN-GR和FP編程器Ⅱ來完成提升絞車的設計。這種由可編程序的控制、調節裝置構成的提升絞車電控系統的主要特點是：可完成提升行程的測量和設定；實現了對提升過程的程序控制，精度高，甚至可以取消爬行段；實現了速度、電流以及矢量的數字交換等，對提升絞車進行閉環調節；實現行程、速度等重要參數及提升狀態的監視；具有良好的控制監視系統，實現了顯示、記錄和打印等有關數據的全部自動化。
結合本礦用提升絞車使用中存在問題及相關資料，本著“安全、可靠、經濟運行”的原則對所用的JTK1.2X1.6礦用提升絞車的電控系統進行技術改造。
在礦井提升系統中，“可靠性”包含兩個含義，一是“安全可靠性”，二是“工作可靠性”。二者密不可分，又各有側重、相互區別。
“安全可靠性”是指當出現故障時，要確保把系統引入安全狀態，一般是指安全制動，也就是我們通常所說的“故障安全型”。而“工作可靠性”則要求在一定的時間內，系統儘可能長地保持正常工作狀態，這時就要研究如何把系統故障率降到最低。在礦山設備中，如主要通風機、主排水泵等當屬此類。對提升系統而言，當然也需要較高的工作可靠性，就是要使提升容器按要求快速、準確地送到規定位置，保證高效長期運行。在確保提升安全、可靠運行的前提下，提高系統運行質量，減少操作難度和維修保養時間，延長系統的有效服務年限，則應是實現系統經濟運行的研究課題。
在此需著重指出，堅持“安全、可靠、經濟運行”的原則不僅僅是設計者的指導思想，也應是用戶選型時應堅持的最重要的原則。為了真正實現“安全、可靠、經濟運行”的原則，在利用眾多新技術、新產品來實現提升系統現代化改造時，必須以“可靠性系統工程”理論為指導。
基於PLC礦井提升絞車設計 (共1篇)