1、概述
在煤矿生产中提升机担负着提升煤炭、岩石、下放材料、升降人员和设备的任务，是联系井上与井下的唯一途径，素有矿井“咽喉”之称。提升机的电力传动特性复杂，电动机频繁正反向，经常处于过负荷运转和电动、制动不断地转换的状态中。对提升机来说，运行的安全、可靠性是至关重要的，提升机直接关系到矿山的生产效率，一旦发生故障，往往造成机毁人亡。提升机运行的安全可靠性不仅直接影响整个矿井的生产能力，影响整个矿山的经济效益，而且还涉及到井下工作人员的生命安全 。因此提升机在煤矿安全生产中的作用由以前的生产设备转变为现在的安全设施，其安全运行直接关系到矿山的安全保障。为响应国家规定和更好的对提升机实施保护，结合现场情况，编制了此提升机在线监控系统技术方案。
2、设计依据
2.1《煤矿安全规程》（2012版）。
2.2进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准。
2.3现行国家电工委员会及其它有关标准。
2.4《矿山电力设计规范》GB50070-94
2.5《低压配电设计规范》GB50054-95
2.6《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》GB/T13926-92
2.7《外壳防护等级的分类》（GB4208-84）
2.8使用单位提供的现场数据及要求
2.9 AQ 1013-2005 煤矿在用提升机安全检测检验规范
2.10 GB/T 6075.4-2001 在非旋转部件上测量和评价机器的机械震动
2.11客户提供的提升机现场数据和技术要求
3、系统概述及性能
3.1系统概述
该系统以可编程控制器为控制核心，辅以高精度的传感器，将提升机的运行数据分别实时传送到程序控制器进行处理，检测数据和运行状态通过触摸屏实时显示；在可编程序控制器总线上扩展以太网模块，通过以太网模块把现场数据上传到监控室。
3.2系统功能
该系统可以实时监测提升机各种运行参数，发生故障适时报警、控制。运行状态监控主要包括：提升方向、提升高度、提升速度、提升加/减速速度、等速断过速保护、爬行区限速保护、井口到位、井口过卷、变频故障、紧急停车、提升勾数记忆、打点数记忆等。液压制动系统的监测：闸瓦间隙、一级制动油压、二级制动油压、制动盘偏摆度、空动时间、液压站残压等。电动机及传动部分监测：电机工作电压、电流、减速器各轴瓦温度、主轴轴瓦温度、电机负荷瓦、减速器油压、油温等。
3.3故障处理
当监控系统检测到提升机运行状态不良时，将对提升机实施保护和报警信号，保护分为两级进行处理，轻故障时发出声光报警并正常停止提升机。重故障时发出声光报警并紧急停止提升机。
3.4触摸屏显示
触摸屏具有监控状态显示、故障显示、历史故障记录及设备运行信息显示功能；监控系统的保护参数和运行参数也将通过触摸屏输入，保护参数和运行参数设定可以实现多级口令控制，有效防止了误操作带来的安全隐患；同时还具有实现通过触摸屏对提升机进行操作控制的功能。
3.5通讯
该系统集成有以太网模块和两路485接口的通讯接口，通过以太网模块接口来实现现场数据的远程传输，以太网模块接口采用RJ45标准接口，方便网络连接；本监控系统提供官方POC服务器软件（PC-Access-V10-incl-SP6)，该软件可在Win XPsp1 Win XPsp2 Win XPsp3 Win vista Win7 32位 Win7 64位系统环境下运行。485接口用来连接触摸屏和电量采集模块。同时还可扩充（或预留）备用通讯接口。
4、系统组成
4.1运行状态保护
提升机运行状态检测由高精度传感器和编码器组成。速度检测模块采用十二位高精度数据处理，速度传感器选用高精确度和高稳定性的编码器，在运行时有很好的线性度.速度传感器安装于需要采集速度的部位，把速度物理量信号转变成电信号，PLC模块把接受到的电信号经过A\D转换，送到可编程序控制进行相应的数据处理，数据结果在触摸屏上实时显示，方便工作人员观察和判断提升机工作状态。当速度数据达到报警值时，程序驱动声光报警输出，提醒工作人员做出相应处理。当速度数据达到停机值时，程序驱动声光报警输出，同时驱动控制输出，自动关停提升机，从而对提升机做出可靠保护。井口到位，井口过卷等主要辅以高精度霍尔传感器，当到达保护位置时，能实时报警保护。
4.2液压制动系统保护
液压制动系统检测通过模拟量模块和压力变送器共同完成，变送器选用HX-L161系列陶瓷压阻或扩散硅式传感器，变送器把传感器采集到的压力信号变换成标准的4-20mA模拟量信号，模拟量模块通过A/D转换，把压力信号转换成数字信号送到可编程序控制器进行数据处理。处理结果和标准值进行比较运算，当检测到的压力值出现偏差时，根据对液压系统的危害程度，把偏差分成三种情况进行处理，系统分别执行报警程序和报警、停车程序。工作压力值在触摸屏上实时显示。闸间隙保护和偏摆渡保护主要用高精度传感器测量，当测量值达到保护值时，实时驱动程序报警并停车。
4.3拖动电机保护
电机的温度也决定了电机的运行状态的好坏，而拖动电机一旦过热损毁，更换和维修都将投入大量的人力和财力，所以拖动电机的温度保护十分必要；在电机温度保护方面硬件配置选用了高精度温度传感器，在程序处理上则配置多种处理模式，在保障设备安全的前提下尽量减少报警和停机次数。同时触摸屏显示实时运行数据和运行状态，从而更好的保护了提升机的安全可靠运行。电量采集部分由电量采集仪表组成，操作台安装有电量采集组件和组件保护器件组成，电量采集仪表接受电量采集的基本电气量信号，通过CPU的运算处理，把电机的实时电流、实时电压、实时功率、电源频率、功率因数、累计电量等数据送入可编程序控制器，在触摸屏上实时显示，并通过以太网模块把数据实时上传到上位机。同时根据处理数据结果对提升机的工作状态做出判断和对提升机实现电气保护。
4.4对提升机控制
该监控系统对提升机的控制分为正常操作和紧急停车，在不改变提升机原控制结构的基础上，紧急停车通过电气连接（继电器接点串联或并联到提升机紧急停止按钮）达到和原紧急停车等效的控制效果，同时不破坏原急停按钮功能。
4.5面板操作和面板显示
面板功能可分为操作和显示两部分，操作部分通过按钮对装置进行联机、脱机、模式切换、远程开机、远程停机的操作。显示部分有触摸屏和信号等组成，信号灯分别指示联机、脱机、电源等状态，触摸屏显示各温度、压力、电流、电压、功率数据及运行状态的变化情况。
4.6监测组态软件
提升机在线监控系统软件，包含中心站软件和终端软件。通过数据通信接口装置，实现与提升机监测装置和信号转换装置的通讯，具有数据统计、显示、历史数据查询、报表打印、联网等功能。强大的数据采集和处理功能，完善的OPC和数据库接口，位第三方开发提供开放服务。
5技术参数
5.1 工作环境技术指标
工作电压：~220V±10％
环境温度：-25℃~+60℃
环境湿度：≥85％
变送器精度：≤0.5级
5.2 参数范围
压力：0-10MPa
温度：-20-150℃
电压：0-10KV
电流：由互感器定
功率：无限制
5.3其他技术指标
■通讯：TCP/IP通讯协议，通讯速率10-1000Mbps
■RS485通讯协议，通讯波特率1200-9600BPS
■采样周期：周期不超过1-3秒，采样频率最高达500Hz
■采样精度：16位A/D转换
■传感器供电：5-24V DC
■传感器输出信号：1-5V或4-20mA
■系统采集通道冗余：提供20％的采集通道冗余
■控制响应时间＜500ms
