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煤矿综合自动化的实现及发展趋势 回坡底煤矿机电矿长助理 河北工程大学 煤矿综合自动化概念 煤矿综合自动化系统结构图 实现煤矿综合自动化意义 消除信息“孤岛”，实现信息共享 提高矿井安全管理水平 提升生产效率，降低工人劳动强度 提升机电控系统 提升机是煤炭矿井安全生产的关键设备之一，其可靠性、安全性和自动化程度如何，直接关系到煤矿的安全生产。提升监控系统与矿井自动化系统衔接有2种方式，第一，提升监控系统通过其上位机器以太网口或RS485 接口，采用OPC 方式与调度中心的网络交换机连接，从而汇接到全矿综合自动化网络上。第二提升机电控系统采用标准的协议Modbus 协议实现与全矿井自动化系统的衔接；提升机电控系统系统以Modbus 协议将信息汇集到Terminal Server 后，Terminal Server 通过光缆以TCP/IP 协议实现与中控室系统连接。在调度中心进行遥控并监视提升机的运行情况。并配以工业电视进行图像监视。 提升机电控系统的特点 装机容量大，是矿山的主要耗电大户，而且它作为一个典型的位势力矩负载，要求其拖动电动机在其机械特性的四个象限内频繁周期性地进行启动、制动和反向运行。反映其运行状态的速度图和力图是根据设计的提升能力和安全规程确定的，对其在运行过程中的加速度、减速度以及各运行阶段的行程和最后的停车位置都有精确的要求和严格的限制。因此，提升机始终是电力拖动与控制的典型应用装置和研究对象，正确处理好矿井提升机的拖动系统及其自动化问题，对保证矿井的生产、安全和效益具有重要意义。 提升机电控系统的特点 矿井提升机有交流拖动和直流拖动两种，早期的交流拖动采用“异步电机+转子串电阻加速+高压接触器换向+动力制动（或低频拖动）+继电器控制”方式；直流拖动在20世纪70年代以前一般采用“发电机-电动机机组+继电器控制”的方式，在80年代后普遍采用“可控硅整流+电动机+模拟调节+继电器控制”的方式。进入20世纪90年代，随着计算机控制技术和电力电子技术的飞速发展，在提升机拖动系统中，采用“电动机+可控硅整流+全数字调节+PLC控制+上位机监控”控制方式 提升机电控系统的方式 1、金属电阻调速方式 这种方式也叫TKD方式，在我国的矿井提升占很大的比例，超过80%。它指的是在饶线异步电动机的转子回路接入金属电阻，用控制器或磁力站逐步切除电阻的方法进行调速。换向靠高压真空开关改变进线高压相序，在减速段投入动力制动或是低频制动，这种控制方式的优点是结构简单，但缺点是显而易见的，主要表现在以下几个方面。 金属电阻调速方式的缺点 （1）调速性能差，起动和减速运行特性出现阶梯式跳跃。 （2）能耗特别大，消耗在电阻上的电能特别客观。 （3）速度不能平滑调节，因而对机械系统的冲击非常大，缩短了设备寿命。 （4）速度不易人为控制，存在着安全隐患。 虽然近来对这种方式做了改进，用PLC代替老式的继电器控制，用可控硅代替接触器切换电阻，在故障率和维护方面得到了不少改善，但本质的控制方式没有发生改变，所以以上所阐述的缺点还是存在的。 F-D机组拖动方式 2、 F-D机组拖动方式 这种拖动方式中的电动机的电压由专用的直流发电机供给，发电机由同步电动机拖动。电动机的励磁线圈由固定的直流电源供电，接成他励式。发电机的励磁电压可进行调节和控制，调节发电机励磁的大小，就可以改变供给直流电动机的电压，从而达到调速的目的。改变发电机磁场的极性就可以控制提升电动机的结构。 F-D拖动装置的优点是调速平滑和稳定，且调速范围较宽。但它的缺点是设备投资多，占地面积大，建筑和基础费用大，并且功耗较大，经济效益不好。 3、可控硅整流器-电动机拖动装置 这种拖动装置利用可控硅整流器的直流电压向提升电动机供电，电动机的电枢和磁场均可它来供电，因为直流电压可通过控制角均匀调节，电动机的转速便可以得到均匀改变而达到无级调速。电动机的换向可分为电枢换向和磁场换向两种方式，前者是用两组大容量的可控硅整流器对电枢进行供电，磁场用一组小容量的整流器供电；后者只用一组大容量的整流器对电枢供电，磁场用两组小容量的整流器。 可控硅供电装置的优点是动作速度快，维护工作量小，比F-D机组运行效率高，体积小，重量轻和占地面积小。但它的缺点是对电网无功冲击大，高次谐波会影响电网电压波形。 可控硅整流方式在20实际90年代以前大多采用模拟调节，由于其分立元件多、参数分散性大，存在着可靠性低、维护困难，控制性能差等缺点。90年代以后，随着计算机控制技术的发展，数字调节得到了广泛的应用，它具有如下的优点： （1）硬件结构简单，故障点少，可靠性高。 （2）可控精度高，工作稳定性好。 （3）故障自诊断