PROFIBUS-DP现场总线在矿山提升控制系统的应用

2．1 提升系统行程校正控制
　　在提升过程中，位置和速度的测量是利用FM350—1高速计数模块接受装在导向轮脉冲编码器的脉冲计数，计算出提升位置值、加速度值和速度值。但在提升过程中，由于钢丝绳的蠕动、打滑和导向滚筒衬垫的磨损等因素会对脉冲编码器计数结果产生现偏差，导致深度位置计算误差，影响系统安全运行。解决办法是利用地面停车井筒接近开关校正，提升罐笼在每次向上运行过程中遇到该开关时，将该井筒开关所在位置的标准脉冲计数值写入PLC中，减少编码器因某种原因造成的计数误差对提升状态的影响。
2．2 速度曲线监视控制
　　一旦运行方式、提升种类、去向确定，PLC将设计好的速度运行曲线命令6RA70全数字直流装置执行，提升运行速度曲线如图3。

　　图3中， 段为加速段，,4B为等速段，BC为减速段，CD为爬速段，E为停车点。PLC根据脉冲轴编码器的脉冲计数信号，即可确定提升机所处的位置并计算出此时的给定速度。当实际速度超出给定速度15％的时候，控制系统自动报警并实行安全制动。这种连续速度包络线监测使提升机在提升全过程处于安全运行状态。
2．3 自动准确停车控制
　　矿山经常碰到这样的情况：为了准确停车，司机反复上下调罐，既费时又费事，大大影响提升效率。罐笼准确停车是衡量矿井提升控制系统性能优劣的主要标志。本系统较好地解决了这个问题，其原理是利用脉冲编码器的行程控制功能实现。在实现停车控制时以PLC中“软”停车点为主，而且故意将这个“软”停车点脉冲数比标准停车脉冲数增加一定数值，罐笼接近某中段停车位时，罐笼以低速爬行到达停车位，此时井筒开关动作，罐笼在低速爬行过程中准确停车，误差几乎为零，完全满足矿山提升要求。
2．4 自由落体安全保护控制
　　提升系统常规保护控制有制动油压过高或过低、上下过卷、超速、闸瓦磨损、错向开车、编码器故障、尾绳故障等保护控制。但这些故障保护绝大部分是在罐笼上下提升过程中才建立实现。实际上罐笼在静止状态下也必须有安全保护。某矿山曾出现过提升箕斗在停车维修状态中，由于维修工人误动液压站可调线圈，而导致箕斗平衡锤自由落体，高速掉人几百米深的井底事件，导致巨大经济损失。自由落体安全保护控制设计思路是：在没有开车信号时，PLC在循环扫描周期内不断对脉冲编码器脉冲数进行监控，一旦脉冲数改变值在一定时间内的变化量大于给定值，即可视为自由落体故障，强行使液压站油泵电机断电，从而实现安全保护。
3 上位机组态设计
　　上位机选用西门子工控计算机，并配打印机。
　　组态软件选用SIEMENS公司WinCC5．0 SCADA组态软件。PC机中安装CP5611通讯板与S7—300 PLC上集成MPI接口通过MPI专用电缆构成MPI通讯网络，该通讯方式以较少的通讯成本完成上位机与主控PLC的数据交换。
　　上位监控系统分为系统管理、运行监视、报表打印、故障报警和系统参数设置等5个基本组态模块构成。每个模块下有若干子模块组成。可实现对提升系统罐笼位置、速度显示、液压站、润滑泵、电机、调速装置、各中断安全门、摇台、井筒开关信号等工作状态进行监控。同时还具有事故报警、人员提升次数、矿石提升产量计量等报表统计功能。对提高矿井提升系统安全可靠性和提高矿山生产效率，起着重要的作用。
4 结语
　　在矿山提升电控系统采用PROFIBUS—DP通讯网络后，以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，通过现场总线构成的网络完成矿井提升数据交换。这种设计思路最大的优点是使矿山提升系统操作集中、管理集中，但却使系统危险分散、控制分散。该系统已在某金属矿投入使用。运行以来，性能稳定、安全可靠，经受了数万次的提升考验，为矿山带来了较大的经济和社会效益。
参考文献：
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[2]何风有，谭国俊．矿井直流提升机计算机控制技术[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003．
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