礦用提升機(jī)模擬系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

崔德財(cái)

[摘 要] 描述的是與煤礦系統(tǒng)密切相關(guān)的礦用提升機(jī)的模擬實(shí)訓(xùn)仿真裝置，裝置嚴(yán)格按照礦用提升機(jī)的實(shí)體經(jīng)過調(diào)研、論證、設(shè)計(jì)、開發(fā)、組裝、調(diào)試、試運(yùn)行、正式運(yùn)行等環(huán)節(jié)而來。系統(tǒng)可作為煤礦企業(yè)提升機(jī)司機(jī)培訓(xùn)和安全培訓(xùn)之用，也可作為煤炭行業(yè)所屬技工類院校“礦井提升設(shè)備”課程的輔助教學(xué)手段及教學(xué)工具。

[關(guān) 鍵 詞] 模擬系統(tǒng)；可編程控制器；變頻調(diào)速

[中圖分類號] G718 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）11-0169-01

煤礦是國家的支柱性產(chǎn)業(yè)。隨著時(shí)間的推移，越來越多的煤礦被產(chǎn)能低所束縛。鑒于這種情況，國家花大力氣來改善現(xiàn)有設(shè)備，一些高科技的設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，但是工人的知識層面比較低，如何在短期內(nèi)讓其熟練掌握一些基本常識，比如：操作、維護(hù)、保養(yǎng)等，顯得十分重要。該系統(tǒng)基于此情況下經(jīng)過兩年的時(shí)間正式交付使用，彌補(bǔ)了煤礦工人、技術(shù)人員和煤礦相關(guān)專業(yè)學(xué)生專業(yè)上的不足。

礦用提升機(jī)模擬系統(tǒng)保留了原有的機(jī)械部分，只是按比例進(jìn)行了縮放。傳統(tǒng)液壓部分由電氣部分聯(lián)合來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)，原因是傳統(tǒng)的液壓部分比較笨重，體積較大，操作維修比較麻煩，且花費(fèi)較高。本系統(tǒng)電氣部分重點(diǎn)是通過可編程控制器，也就是電氣專業(yè)中的PLC，結(jié)合變頻器來實(shí)現(xiàn)急停、停止等功能。這種變頻調(diào)速的方法在現(xiàn)在的自動(dòng)控制中應(yīng)用比較廣泛，且控制效果較好，通過調(diào)整變頻器的上、下坡時(shí)間，使得轎廂在需要停止的層數(shù)上減少誤差。

一、礦用提升機(jī)模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成

（一）結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)由電氣控制機(jī)械部分來實(shí)現(xiàn)轎廂的上、下。主體的搭配和協(xié)調(diào)通過傳感器和接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，具體環(huán)節(jié)有：手動(dòng)操作柄、腳踏操作踏板通過氣動(dòng)部分對轎廂的門、限位來實(shí)現(xiàn)；觸摸屏是通過編碼器模擬量來實(shí)現(xiàn)轎廂的高度和位置的顯示；轎廂的上、下限位通過接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，并且配有終端保護(hù)連接器。指示燈是通過中間繼電器來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的急停按鈕、來電顯示、整體框架繼續(xù)保留。

（二）組成

本系統(tǒng)從嚴(yán)格意義上來講，只包括機(jī)械部分和電氣部分。

1.機(jī)械部分。（1）制作提升系統(tǒng)上下平臺(tái)；（2）制作井筒及罐道系統(tǒng)；（3）制作井上下軌道；（4）制作礦車；（5）制作罐籠；（6）制作井架；（7）制作導(dǎo)向繩輪；（8）制作低速聯(lián)軸器；（9）制作高速聯(lián)軸器；（10）制作卷筒等。

2.電氣部分。（1）制作提升機(jī)電氣操作臺(tái)；（2）制作電源模塊、制作按鈕操作模塊（開關(guān)量）；（3）制作指示燈顯示模塊；（4）制作罐籠操作模塊；（5）制作儀表顯示模塊；（6）制作觸摸屏操作顯示模塊（數(shù)字量）；（7）制作plc主控模塊（開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量）；（8）制作變頻器模塊；（9）制作繼電器模塊；（10）制作保護(hù)模塊、制作氣動(dòng)系統(tǒng)模塊、制作執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊（電動(dòng)機(jī)、氣缸）等。

二、礦用提升機(jī)模擬系統(tǒng)保護(hù)

1.系統(tǒng)采用了PLC變頻器、工業(yè)觸摸屏等其他電器元件，同時(shí)系統(tǒng)還采用了開關(guān)量、數(shù)字量來完成罐籠的準(zhǔn)確可靠運(yùn)行（國內(nèi)首創(chuàng)）。

2.提升機(jī)仿真系統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)、擋車系統(tǒng)、銜接系統(tǒng)、安全門等全部采用氣動(dòng)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，且實(shí)現(xiàn)了互鎖。

3.銜接系統(tǒng)與提升機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了互鎖。

4.井口安全門與提升機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了互鎖。

5.仿真系統(tǒng)具有過卷、過放保護(hù)，過速保護(hù)，松繩保護(hù)，過流過壓保護(hù)，這也就保證了提升機(jī)仿真系統(tǒng)在安全可靠的情況下

工作。

三、礦用提升機(jī)模擬系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益

礦用提升機(jī)模擬系統(tǒng)應(yīng)用于非常廣泛的領(lǐng)域。首先，對于首次走上煤礦提升崗位的青年員工，通過學(xué)習(xí)該系統(tǒng)，掌握基本的操作要領(lǐng)和具體步驟后，才可以操作實(shí)實(shí)在在的提升設(shè)備。其次，對于剛?cè)雽W(xué)的技校或大學(xué)的學(xué)生，理論課學(xué)習(xí)完后，專業(yè)課學(xué)習(xí)的同時(shí)加入該系統(tǒng)的模擬練習(xí)。通過練習(xí)，學(xué)生掌握提升機(jī)的結(jié)構(gòu)、組成等基本信息。采用硬件和軟件相結(jié)合的思路來認(rèn)真地學(xué)習(xí)和研究提升機(jī)系統(tǒng)，為以后走上工作崗位進(jìn)行預(yù)熱。再次，對于轉(zhuǎn)崗的工人，除進(jìn)行簡單的理論學(xué)習(xí)外，培訓(xùn)的大部分時(shí)間都在模擬系統(tǒng)上實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)員模擬操作環(huán)境進(jìn)行操作，讓其掌握和實(shí)體一樣的操作環(huán)節(jié)和步驟，為上崗節(jié)省了大量時(shí)間。

礦用提升機(jī)模擬系統(tǒng)不僅為企業(yè)的培訓(xùn)節(jié)省了大量的培訓(xùn)費(fèi)，一是可以采購這樣的設(shè)備讓員工進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)，讓員工不斷操作，使操作步驟熟練于心。以前在培訓(xùn)方面都是在省外高校有相關(guān)設(shè)備的地方進(jìn)行學(xué)習(xí)，員工花費(fèi)很多的時(shí)間出去學(xué)習(xí)，企業(yè)拿出一筆很大的費(fèi)用，往往培訓(xùn)效果不盡如人意。同時(shí)，還耽誤企業(yè)的生產(chǎn)。二是可以來學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，優(yōu)勢在于不用專門抽時(shí)間，不用耽誤生產(chǎn)，不用太多的費(fèi)用就可以學(xué)到與煤礦提升實(shí)體一樣的設(shè)備知識。可以利用周末休息時(shí)間學(xué)習(xí)，和設(shè)計(jì)者進(jìn)行交流，同時(shí)可以學(xué)到維修常識和注意事項(xiàng)。

本系統(tǒng)從開始到結(jié)束歷經(jīng)一年的時(shí)間，重點(diǎn)集中在前期的調(diào)研、論證階段。調(diào)研的地點(diǎn)是集團(tuán)所屬各大煤礦，并深入一線和操作者進(jìn)行交流，把他們在日常工作中的經(jīng)驗(yàn)和想法反饋回來，形成可行性文件進(jìn)行論證。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)、組裝，因?yàn)橄嚓P(guān)例子在國內(nèi)還是比較少，有些非標(biāo)的零件經(jīng)過數(shù)控、焊接等相關(guān)專業(yè)輔助而成。本系統(tǒng)在使用中得到了使用者的一致

好評。

參考文獻(xiàn)：

胡勇，付勝.礦用提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2010（8）.