一、概述

礦井提升機是煤礦，有色金屬礦生產過程中的重要設備。提升機的安全、可靠運行，直接關系到企業的生產狀況和經濟效益。這種拖動系統要求電機頻繁的正、反轉起動，減速制動，是典型的摩擦性負載，即恒轉矩特性負載。以前主要是以內齒輪絞車(機械拖動), 液壓絞車(液壓拖動)和交流異步電機轉子串電阻調速絞車(電氣拖動)等幾種類型為主。斜井提升機的動力由繞線式電機提供，采用轉子串電阻調速。

斜井提升機的機械結構示意如下圖所示：  

目前大多數中、小型礦井采用斜井絞車提升，傳統斜井提升機普遍采用交流繞線式電機串電阻調速系統，電阻的投切用交流接觸器-晶閘管控制。這種控制系統由于調速過程中交流接觸器動作頻繁，設備運行的時間較長，交流接觸 器主觸頭易氧化，引發設備故障。另外，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，經常會造成停車位置不準確。提升機頻繁的起動﹑調速和制動，在轉子外電 路所串電阻的上產生相當大的功耗。這種交流繞線式電機串電阻調速系統屬于有級調速，調速的平滑性差；低速時機械特性較軟，靜差率較大；電阻上消耗的轉差功 率大，節能較差；起動過程和調速換擋過程中電流沖擊大；中高速運行震動大，安全性較差。因此原系統在安全可靠性、調速、節能、操作、維護等方面都不同程度的存在缺陷。自從有了變頻絞車后，使斜井絞車的裝備水平發生了質的變化。目前變頻絞車已成為市場的主導產品，其主要特點如下：

1) 結構緊湊、體積小、移動方便、用于礦山井下可節省大量開拓費用。

2) ZF系列變頻絞車是以全數字變頻調速為基礎,以矢量控制技術為核心，使異步電機的調速性能可以與直流電機相媲美。表現在低頻轉矩大、調速平滑、調速范圍廣、精度高、節能明顯等。

3) 采用雙PLC控制系統,使斜井絞車的控制性能和安全性能更加完善。

4) 操作簡單、運行安全穩定、故障率低、基本免維護。

二、變頻系統組成

為克服傳統交流繞線式電機串電阻調速系統的缺點，采用變頻調速技術改造提升機，可以實現全頻率（0~50Hz）范圍內的恒轉矩控制。對再生能量的處理，可采用價格低廉的能耗制動方案或節能更加顯著的回饋制動方案。并在設計過程中對液壓機械制動、二級制動閥和變頻器的制動加以整合。 

變頻絞車電控系統，適用于交流異步電動機(繞線型或鼠籠型)驅動的單滾筒或雙滾筒纏繞式絞車。既可以與新安裝的絞車配套使用，也適合于對老絞車電控系統的技術改造。

變頻絞車電控系統可簡單地劃分為：變頻調速系統(變頻器+制動單元+制動電阻箱)；PLC控制系統司機臺；

絞車機械系統組成如圖1所示：

三、系統特點

1) 雙線制:PLC控制系統主要由兩套PLC系統組成。PLC1作為主控系統，PLC2作為監控系統。每套PLC系統都帶有各自獨立的位置檢測元件（軸編碼器）。正常工作時，兩套PLC系統同時投入運行，實現了絞車的“雙線制”控制與保護。為了確保兩套PLC系統能同步工作,在PLC1內對兩套PLC系統的位置信號和速度信號進行實時比較，一但偏差過大，就會立即報警。兩套PLC系統主要是以通訊的方式進行數據交換

2) 應急方式:如果有一套PLC出現故障或其位置檢測元件出現故障，則可在“應急1”或“應急2”方式下，由單套PLC繼續工作。絞車在應急方式下工作時，應有的保護并沒有缺少，只是沒有了“雙線制”。但為了保證絞車運行的安全可靠性，將運行速度降為半速。如果兩套位置檢測元件出現故障，絞車只能以不超過0.5m/s的速度運行。

3) 雙路速度源：控制系統中的實際速度來自變頻器和軸編碼器兩個不同的速度源,參與控制和超速保護的實際速度取自兩者的最大值。

4) 位置控制:PLC自動產生以行程為自變量的速度給定v(s)，等速段以后的速度給定實行v(t)與v(s)雙重給定，在兩者不一以行程給定v(s)為主。

5) 半自動操作方式:與傳統意義上的半自動操作方式不同,是利用司機臺上的“速度選擇開關”來同時控制絞車的運行速度與工作閘的開閉,特別適用于斜井絞車的運行情況。

四、提升機工作過程 

提升機經過變頻調速改造后，系統的工作過程變化不大。前后推動手柄時，可帶動編碼器轉動，將脈沖數送給PLC高速計數端，在一定的范圍內對變頻器進行無級調速。還可給出“手柄零位”，“正向”，“反向”接點。不管電機正轉還是反轉，都是從礦井中將煤拖到地面上來，電機工作在正轉和反轉電動狀態，只有在滿載拖車快接近井口時，需要減速并制動，提升機工作時序圖如下圖所示。