產品介紹

提升信號系統及主控系統

一、概述

提升機電控系統及信號控制系統的主要技術和相關要求。它包括軟件系統、設備及其附件的設計、選型、配置、結構、性能、制造、安裝指導、試驗、調試、試運、培訓、技術服務、檢修和質量保證等方面的技術要求。

二、使用環境

? 環境溫度：  高溫度：+40℃

比較低溫度：-15℃

? 海拔高度：   ≤2000m

三、技術方案及要求

1) 主控系統與信號系統通訊

主控系統的主控制器與監控控制器采用專用通訊電纜進行通訊，由于兩控制器在同一柜子內部、距離近，使用電纜和光纖通訊速度差別不大。

主控系統與信號系統采用單模單纖通訊方式進行數據交換；光纖通訊具有：容許頻帶很寬，傳輸容量很大；損耗很小，中繼距離很長，且誤碼率很小；抗電磁干擾性能好等優點。提高了通訊速率、增強了通訊數據準確率及實時快速監控井下各個水平的安全門、搖臺、阻車器的狀態；通訊數據實時性與快速性的增強，更為可靠的給主控系統反應出信號系統實時狀態；當某點出現故障，可以快速確認故障，并作出反應（緊急停車、減速停車或到停車位后不允許再次開車）；從而大大提高了整體提升系統的穩定性，增強了整體提升系統的安全系數。

增強電磁干擾對通訊產生的影響，解決了井口的雷電通過通訊線進入提升系統，造成設備的損壞。

2) 井口信號臺與各中段信號箱采用現場總線光纖通訊方式，井口信號臺的外部接線均加設浪涌防雷設備；

光纖通訊設備要求:

a) 應采用工業級設備與材料（交換機、光電轉換模塊、光纖連接設備等）；

b) 光纖采用24芯單模阻燃，防護須達到立井敷設要求；

l 打點流程

信號打點流程分為：井口信號、中段信號、應急信號；其中中段信號又分為直發信號和轉發信號兩種。

井口信號：即只有井口具有控制權限，各個中段沒有打信號的權限。中段有急停控制權；停車控制權（減速停車）；在容器到達本中段且停車，允許操作操車部分（油泵啟動、安全門、搖臺、阻車器、推車機等）。

中段直發信號：即提升容器所在罐位中段有控制權限，其他中段均無控制權包括井口。

中段轉發信號：即提升容器所在罐位中段和井口有控制權限，但很終的控制權在井口，中段的信號需要經過井口轉發后，主控系統才能收到開車信號。

應急信號：通過硬件點鈴的方式，發出脈沖信號直接給主控；在信號控制系統出現故障,無法快速恢復時使用,不能長期使用，僅作為應急使用。

l 信號邏輯控制

1) 井口操作臺設有提升種類選擇開關：A提人、B提礦石/廢石、C提物等。

2) 井口操作臺設有井口/中段選擇開關（井口方式和中段方式都必須由井口轉發，井口方式時，信號可以由井口信號工直接發出給提升系統；中段方式時，由中段發送信號，由井口轉發），當選擇中段控制時，信號由中段信號箱發出，井口轉發信號；當選擇井口控制時，信號直接由井口發出。兩種方式下，操車系統的連鎖關系均存在。

3) 各中段安全門、搖臺、阻車器與信號系統的連鎖關系：當各中段的安全門開關到位、搖臺升到位、阻車器合到位的信號都接收到時，信號才允許被轉發出去。當信號已經發出后，各到位信號消失時，應通過絞車系統進行連鎖判斷。絞車系統的連鎖關系如下：

a) 當發生安全門關到位信號、阻車器合到位信號消失時，系統報輕故障，可以完成本次提升；當前提升完成后，必須排除問題才能進行下次提升。

b) 當發生搖臺起到位信號消失時，延時0.5秒（信號確認時間），如果判斷起到位信號消失在所在中段的罐籠運行前方時，則進行安全制動。如果判斷起到位信號消失在所在中段的罐籠運行后方時，則報輕故障，可以完成本次提升；當前提升完成后，必須排除問題才能進行下次提升。

c) 如果確認到位信號消失為誤報信號，那么可以在井口信號臺的人機界面或者車房控制臺的人機界面上對誤報的設備單獨屏蔽。排查找到誤報信號原因處理好后，解除屏蔽。

4) 中段選擇去向后，系統會判斷去向是否有效，有效的判斷：當去向中段信號在所發提升信號指向前方時為有效，在所發信號指向后方時無效。去向與罐籠所在位置相同時，認為是平罐作業。

l 鎖罐器、就近控制箱、信號顯示

1) 鎖罐器：起到閉鎖開車、允許操車的作用，當提升容器到達本中段后，按下鎖罐按鈕，相應指示燈亮，主控系統收到鎖罐信號，不允許開車，同時信號系統允許對操車進行操作如：油泵啟動、安全門打開、搖臺落下等操作。當所有設備操作完成，發車去下個中段信號后，需解除鎖罐，才允許提升機運行。

2) 就近控制箱：用于乘罐人員對操車系統和信號系統的必要操作，可以減少信號人員的數量，增加提升效率。當罐籠到達某一中段后，乘罐人員可以在罐籠里面通過就近控制箱，進行鎖罐、啟動油泵、打開安全門、落下搖臺等操作；當人員再次上罐，進行啟動油泵、關閉安全門、抬起搖臺、停止油泵、選擇去向、發出信號、解除鎖罐、提升機允許運行等操作。

3) 信號顯示：用于顯示停車狀態、安全門狀態、搖臺狀態、阻車器狀態、中段信號點數、井口信號點數、罐位值、去向值；方便乘罐人員觀看信號系統的狀態。

五、主控系統說明

1) 操作臺為一體式結構（系統帶上位監控時為三體式結構），臺面由指示儀表、指示燈、按鈕開關、制動手柄、主令手柄等顯示及控制元件組成，是電控系統的顯示、操作平臺。

2) 儀表可顯示以下參數：控制電源電壓、運行速度、給定速度、主回路電流、閘電流、制動油壓等。

3) 指示燈可顯示以下內容：外部繼電器硬件安全回路狀態；PLC軟安全回路狀態；液壓站、潤滑站等系統設備運行狀態；手動、檢修、調繩等系統控制狀態；離合器開合狀態（雙筒）；提升、下放及減速點、輕故障等工作運行狀態。

4) 主令開關、手柄可做以下控制：正反向過卷復位；調繩、檢修、手動、半自動控制的轉換；正常提升和故障應急提升控制的轉換；提升、下放方向的選擇及復位；緊急停機及安全故障后的系統復位；電機運行速度（頻率）給定等主令操作控制。

5) 操作臺內安裝有多種PLC模塊，主要由CPU主控制模塊、擴展I/O數字量模塊、模擬量輸入輸出模塊組成，通過信號輸入端口采集各種控制狀態及反饋信號，模擬量模塊將采集到的各種信號進行運算處理，然后通過輸出端口輸出模擬量控制信號。

6) 采用兩套原裝可編程控制器，并實現網絡連接。主控制器是核心控制器件，采用國際有名品牌可編程控制器，功能強大，性能可靠，由CPU主控制模塊和擴展I/O數字量模塊組成，通過輸入端口采集各種控制狀態及反饋信號，經運算處理后通過輸出端口驅動執行元件，完成各項提升工藝控制。

7) PLC控制系統，控制系統具有DI/DO、AI/AO模塊、CPU 模塊、功能模塊、計數模塊、通訊模塊等，并預留20%以上的I/O接口。

8) 安全回路由PLC控制元件與繼電器冗余，當PLC故障時，系統能以低速度運行實現簡易開車；

9) 全行程速度監控，實際速度超過給定速度的8%預報警，超過給定速度的15%進行安全制動；

10) 過卷監控，實際過卷0.3m預報警，過卷0.5m實現安全制動；

11) 除了全行程包絡線速度監控以外，還應設置作為后備保護的位置定點速度監控；

12) 閘瓦磨損及彈簧疲勞保護接口預留；

13) 手把零位及調繩閉鎖；

14) 制動油泵工作情況與安全回路、主回路中高壓線路換向器動作的合理閉鎖；

15) PLC軟件綜合故障情況保護。

操作控制系統能完成提升機手動、半自動、全自動、檢修、故障開車各種運行方式的控制要求。控制系統能自動選取很大的運行速度，提高系統的運行效率。

 手動運行：司機根據信號系統信號，通過操作手柄控制提升機在額定速度以下任意速度運行，自動減速、自動準確停車，同時要受到行程控制器的限制。

半自動運行：在半自動運行邏輯具備條件時，司機根據系統情況通過操作手柄，讓提升機完成一個提升循環，并具安全聯鎖；具有自動選擇去向，確定運行速度等功能，自動加速、自動減速、自動準確停車。

全自動方式：在全自動運行邏輯條件具備時，提升機電控系統可按信號系統給定的開車方向及運行的中段自動運行，完成一次提升并自動停車，具有自動選擇去向，確定運行速度等功能。

檢 修：檢修速度：0.3-0.5m/s。檢修時可手柄控制（0.3-0.5m/s）。

故障開車：在PLC出現故障情況下，提升機能實現低速應急開車，速度<1.0m/s，并且具有《金屬和非金屬礦山安全規程》規定的保護。

六、提升機安全保護說明

安全保護分為三類：名列前茅類:嚴重故障，立即斷開安全回路實施安全制動；第二類，較嚴重故障，先減速到1m/s后實施安全制動，但如果發生名列前茅類故障立即實施安全制動；第三類為輕故障，允許一次開車，本次運行結束后不維修好不能再次開車。

名列前茅類:嚴重故障包括：等速過速、限速過速、包絡線超速、爬行段超速、高低壓電源故障、過流、變流器故障、錯向、PLC故障、過卷、急停操作、網絡通訊故障、搖臺（或閘門、安全門）在運行中落下或打開、2只測速元件同時損壞、井筒開關失靈、主回路失壓、速度比較錯誤、殘壓高、電機溫度過高等等；

第二類:重故障包括： 機械深度指示器失效(如果有的話)、鋼繩滑動保護、編碼器位置偏差過大、制動油路故障（油壓過高、堵塞）、閘瓦磨損、主回路過壓或接地或欠壓等等；

第三類：輕故障1只測速元件損壞、潤滑溫度高、潤滑油壓高/低、電機溫度報警、彈簧疲勞、閘盤偏擺、風機失壓等等（如果有的話）

l 保護過程實現雙線控制方式，對提升機運行關鍵的信號（如速度、容器位置、安全、減速、過卷等等）均采用多重保護（軟件、硬件），互為監視。

l 輕重故障具有聲、光報警或預報警。

l 采取必要的硬件、軟件的抗干擾措施（隔離、濾波、合理的結構及布線），確保整個系統不受電磁干擾、供電電源的干擾，并對其他設備不產生危害性的干擾；經過優化設計，使設備的性能更加強大，硬件包括接線更加整潔。

l 深度指示器斷軸保護；利用光電開關，實時檢測深度指示器轉動速度，與主控系統速度進行比較，當發現主控系統速度大于 深度指示器旋轉速度0.5米/秒時，發出深指斷軸故障。

l 井口2m/s限速保護；在距離井口一定距離檢測到絞車運行速度大于2米/秒時，認為絞車沒有按設定減速度減速，采取保護制動。

l 錯向保護：提升機在開閘瞬間，有時由于電機力矩沒有建立起來，造成礦車向相反方向溜車，此時應及時保護制動；另外，有時為了保證開車方向與信號指示方向一致，例如當信號要求上提時，由于線路發生故障，或者某種特殊情況造成實際開車方向與信號要求不一致時，出發保護制動。

l 二級制動解除保護；為了減小對機械、電控設備的沖擊，安全制動時采取兩次制動，但是兩次制動的緩沖效果，也加長了制動距離，在井口發生安全制動時，必須取消二級制動效果，而采取一次緊急制動，避免礦車沖出井口。

l 減速段超速保護；提升機運行過程中，對減速段的檢測很為重要，為了加強此段的安全保護，除了前面的2米定點速度檢測外，本系統增加了減速段包絡線速度保護，PLC內計算出一條設計好的運行速度曲線，實際速度與此設計的速度曲線比較，當實際速度大于設計速度10%時，進行保護制動。

l 欠壓保護;檢測直流母線電壓，如果低于欠壓保護定值，則變頻器保護。此保護實際上包括了對電網電壓負向波動的保護。

l 過熱保護;包括兩重保護：在變頻調速系統柜體內設置溫度檢測，當環境溫度超過預先設置的值時，發報警信號；另外，在主要的發熱元件，即整流變壓器和電力電子功率器件上放置溫度檢測，一旦超過極限溫度（變壓器130℃、功率器件80℃），則保護。

l 安全回路由PLC內部和外部AC回路串聯實現；安全回路除了軟件回路，還有硬件安全回路，保證雙線保護，和重要環節的三線保護。