1 绪论
采矿业是国民经济的重要组成部分，采矿业的健康发展对社会主义建设具有重大的意义。我国幅员辽阔，矿产资源丰富，但是开采难度大，露天矿山屈指可数，众多的矿产资源都埋在深土里。我国的采矿大都是地下做业，对矿井提升机这种矿山的核心设备需求极大。
美国通用汽车制造公司（GM）最先于1968年提出研制一种新的控制器，并且在用户角度给出了设计要求。第二年美国数字设备公司（DEC）研制出了第一台可编程控制器（ProgrammableLogicController）PDP-14，用于通用汽车生产线。随后日本西欧等国也引进PLC制造技术，反展自己的PLC技术。随着计算机技术与PLC技术的融合，PLC的功能得到了巨大的飞跃，其超高的运算速度，可靠的抗干扰设计能力，数字模拟量处理功能，强大的PID功能，极小的体积，极高的性价比，让它在众多工业化国家中得到大量使用。
通过对PLC的大量实践应用国外的PLC厂家积累了大量的开发设计经验，凭借技术优势，发达国家生产PLC的公司在PLC的全球份额占到了80%，几家大型PLC制造公司主导了全球的PLC行业，这几家公司是德国的西门子 （SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。日本的三菱、欧姆龙、松下、富士，韩国的三星（SAMSUNG）、LG。
PLC技术是现代控制技术的主流技术，代表了高度发达的自动化，智能化水平，PLC技术在工业生产中的蓬勃发展，得益于其优良的可靠性，抗干扰能力；简单的编程要求，方便的使用方法；可变的控制程序，良好的柔性且功能完善；扩充方便，组合灵活，极大减少控制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻。发展PLC理论，应用PLC控制，能极大的解放生产力，极大的缓解中国“老龄化”所带来的生产力不足和国家产业转型的政策要求。
采矿业中的地下做业是及其危险的，矿井下环境复杂，塌方沁水等问题层出不穷，矿石采掘及其繁重。作为矿山生产中的核心设备—矿井提升机，它的安全可靠运行就几乎决定了整个矿井的安全。我国对于矿井提升机的研发较晚，一直以来，国有大型厂矿都使用国外设备，这即推高了企业的运行成本，也不方便维护，若发生意外事故，还拖延救援的黄金时间。所以，将PLC技术应用于矿井提升机的研发中来，具有极大的经济价值，科研价值和社会价值。
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1.1课题研究的背景
矿井是矿山的咽喉，是井下与地面沟通最重要的通道；矿井提升机是矿井工作系统中的核心部分，承担着矿料、设备、人员的进出，矿井提升机的安全可靠至关重要。传统矿井提升机控制系统，需要数量众多的继电器设备，布线复杂，体积庞大，耗能多，启动，停车，制动，逻辑控制等方面难尽人意。工作过程中整车下行，体积大，重量高，维护困难，产生大量的热，有电火花，给安全生产带来巨大隐患。
采矿业作为现代工业的重要组成部分，伴随着控制技术的进步，由人工控制，半自动控制，逐步向自动化，智能化发展。PLC代表了现代工业控制的先进水平，相对于传统控制，其可靠性高，抗干扰能力强；编程简单，使用方便；控制程序可变，具有很好的柔性功能完善；扩充方便，组合灵活，极大减少控制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻，是“机电一体化”的理想设备。
基于PLC设计的矿井提升机控制系统，能极大改善提升机的控制，提升整个矿井生产的安全性，可靠性与自动化水平，符合社会生产力反展与国家的产业技术升级政策。
1.2提升机国内外发展现状
工业革命刺激了对矿料的需求，第一次工业革命时国外就开始研制矿井提升机控制系统，20世纪60年代国外开始研制矿井提升机监控系统，长时间的技术积累使国外在提升机状态监控方面水平较高。特别是对闸控和速度监控等一些重要保护环节，设计更加合理，有些环节设置双重保护，如过速保护，过卷保护等。这些监控保护措施，对提升机的运行安全都是可靠的保证，如瑞典ABB公司的矿井提升机速度保护功能齐全，系统可靠，能实现全自动开车；德国西门子公司全数字式提升机实现了数字驱动，具有紧急制动时恒减速，提升钢丝绳张力动态监视，提升系统及设备动态显示和故障自诊断功能。
国内有关提升机控制系统的研究起步较晚，相对于国外设备性价比不高。国内大型矿井一般引进国外提升机设备，但是国外企业实行严格的技术保密措施， 其核心技术(如程序等)无法掌握，在使用、维修和零部件的供应上都受到限制，且价格昂贵，推高了矿井的生产成本，中小矿井更是难以承担，只好使用质量较 差的设备，给安全生产带来隐患。改革开放后国内积极开展了提升机的研制工作， 取得了长足进步，但是与国外同类产品比较，还是存在着巨大差距。以交流电控
系统主要以TKD交流拖动为代表，主令操作及故障监控仍采用传统的继电器控制
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线路，每台提升机需要数百个甚至上千个触点的继电器，系统可靠性差，故障率高，且不易维修，数目众多的控制线要和各种动力电缆通过狭小的井筒空间并行下井，安全性差，电磁干扰大。
随着技术进步，当代的矿井提升机控制走向自动化，小型化，节能化。以PLC为代表的控制理论技术是矿井提升机控制未来的发展方向。
1.3课题主要研究内容
本文阐述部分阐述现代主流矿井提升机的主要机型，运行、保护方式，控制系统主要性能指标。设计部分基于PLC设计出一套满足实际生产的矿井提升机控制系统。包括硬件选择，参数推导，PLC外部接线示意图，控制流程图，主电路图，I/O分配表，控制版面，安全保护。
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2 矿井提升机概述
2.1 矿井提升机的简介
矿井提升机又称“提升绞车”， 是一种大型提升机械电气设备。主要用于地下采矿作业，通过电机带动钢丝绳连接的容器在井筒中升降，完成输送任务。
现代矿井提升机的控制由继电器控制，分离元件控制，模拟电路控制到微电子（PC,PLC）的全自动化控制,不过，出于安全考虑，提升机的自动化控制还是相对的，需要人工监测，设计中都会给人工控制留出较高的控制等级。目前使用较广泛的型号有：JTP型、JK型、JTK型。 2.1.1 矿井提升机的分类
矿井提升机以电机驱动方式分类有交流式与直流式。交流电机结构简单，组合紧凑，质量坚固，价格便宜，容量大，维护简单，可直接三相电源使用，使用场合广，长时间应用于井下采矿作业等复杂环境场合；但是，交流电机调速性能差，在矿井内调速停车一般是机械硬停，对机械零部件照成冲击，降低了其使用寿命，且冲击过程容易出现火花，增加了安全隐患。
20世纪70年代，得益于大功率可控硅与电子控制技术发展，直流电机凭借其良好的调速性能，优良的启动停车，大范围的平滑调速能力，主导了一段时间大中型矿的提升机种类。
随着电力电子器件，交流控制理论，PC、PLC控制技术的发展，对于交流电机获得了同直流电机一样的调速性能，尤其是大功率的电机，交流电机有明显优势。当前国内井下采矿系统中，提升机大多采用交流绕线式异步电动机转子串电阻的调速方案。
矿井提升机按钢缆绕行分为两类：缠绕式与摩擦式。两种方式均可用于主副井，提拉阡石、设备、矿料、人员等，布线简单，操作效果好，机械冲击小，最大的节省材料。下井方式可垂直也可斜入,均能有效利用地形，较好的满足采矿作业需求，国内年产120万吨以下，井深小于400米的矿井大多用缠绕式。摩擦式提升机分作单绳摩擦式和多绳摩擦式，后者摩擦轮和钢丝都较小，故机组尺寸小，制造简单，速度高。多用于年产120万吨以上，井深2100米以下的竖井。
经过多年的实际生产经验积累，目前国际上的大中型矿井都使用这两中提升模式，还有其它特殊环境的提升方式，本文就不多做介绍。
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