1引言

隨著機(jī)械化水平的提高，很多礦井采用了架空乘人裝置運(yùn)送人員，以縮短礦工上下井的路途時(shí)間，減輕礦工體能消耗。但井下多數(shù)架空乘人裝置的電控系統(tǒng)采用繼電－接觸器控制方式，不能滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的在下人地點(diǎn)的前方，必須設(shè)有能自動(dòng)停車的安全裝置的要求。為做到架空乘人裝置運(yùn)送人員安全、高效，城郊煤礦應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制新技術(shù)，我們?cè)诩芸粘巳搜b置上裝配了基于plc的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了架空乘人裝置安全自動(dòng)運(yùn)行，達(dá)到了無(wú)人值守的目的。

2系統(tǒng)構(gòu)成

2.1系統(tǒng)組成

架空乘人裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有plc控制站、操作控制箱、檢測(cè)傳感器、語(yǔ)音報(bào)警裝置、mp3播放裝置及電氣開(kāi)關(guān)等組成。plc控制站、操作控制箱和電氣開(kāi)關(guān)安裝在架空乘人裝置的機(jī)頭硐室內(nèi)。啟動(dòng)、停止按鈕及方式選擇開(kāi)關(guān)、顯示器布置在操作控制箱面板上。檢測(cè)傳感器按功能類型分別裝設(shè)在機(jī)頭、機(jī)尾及沿線托輪架適當(dāng)?shù)奈恢锰?，以滿足控制系統(tǒng)的安全保護(hù)檢測(cè)和全自動(dòng)運(yùn)行控制要求?？刂葡到y(tǒng)的組成如圖1所示。

2.2保護(hù)類型

控制系統(tǒng)除了設(shè)置機(jī)頭、機(jī)尾越位保護(hù)，沿線拉停車保護(hù)等常規(guī)保護(hù)外，還在架空乘人裝置的尾輪及沿線鋼絲繩易脫落點(diǎn)裝設(shè)托繩保護(hù)開(kāi)關(guān)，距plc控制站較近的托輪處裝設(shè)欠速打滑保護(hù)裝置，一旦上述保護(hù)動(dòng)作，架空乘人裝置將會(huì)自動(dòng)停車。另外，系統(tǒng)還采取特殊措施，設(shè)置了鋼絲繩斷繩保護(hù)、重錘下限位保護(hù)和吊椅防過(guò)擺保護(hù)，使控制系統(tǒng)的保護(hù)功能更加完善。各保護(hù)單元采用霍爾傳感器，通過(guò)檢測(cè)安裝處的托輪或鋼絲繩的狀態(tài)，向plc控制站發(fā)送一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，由plc進(jìn)行判斷是否執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。

2.3plc控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)采用日本三菱電機(jī)fx2－48型可編程控制器為主控站，該plc內(nèi)設(shè)中間繼電器，可擴(kuò)展性廣，通信功能強(qiáng)。為確保架空乘人裝置的運(yùn)行安全，自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置有檢修、手動(dòng)、自動(dòng)3種功能。架空乘人裝置自動(dòng)方式下，通過(guò)采集乘人入口處的上人信號(hào)和下人處的下人信號(hào)，實(shí)現(xiàn)有人上車時(shí)自動(dòng)開(kāi)車，無(wú)人乘坐時(shí)自動(dòng)停車。各保護(hù)裝置實(shí)時(shí)向plc控制站發(fā)送采集的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過(guò)plc控制站判斷處理，實(shí)時(shí)進(jìn)行控制和系統(tǒng)保護(hù)。架空乘人裝置工作期間，其工作方式及工況參數(shù)實(shí)時(shí)在操作控制箱上顯示。

2.4控制流程

啟動(dòng)前，架空乘人裝置工作方式選擇為“自動(dòng)”，plc的控制開(kāi)關(guān)置于運(yùn)行位置，系統(tǒng)即進(jìn)入自動(dòng)控制運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)控制系統(tǒng)采集到機(jī)頭或機(jī)尾有人乘座信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)將按照架空乘人裝置的工藝流程自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)人乘坐時(shí)自動(dòng)停車。架空乘人裝置自動(dòng)運(yùn)行期間，若超過(guò)規(guī)定時(shí)間，plc發(fā)出停車信號(hào)停車；若保護(hù)裝置動(dòng)作，控制系統(tǒng)先延時(shí)報(bào)警，plc接到保護(hù)信號(hào)后，發(fā)出停車信號(hào)停車。另外，系統(tǒng)還增設(shè)了“檢修”方式，當(dāng)系統(tǒng)需要調(diào)試或檢修時(shí)，方式選擇開(kāi)關(guān)打到“檢修”方式，人工進(jìn)行架空乘人裝置的操作。系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

3系統(tǒng)功能

3.1無(wú)人值守

不需要設(shè)專人操作，控制系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)紅外檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置自動(dòng)開(kāi)車。當(dāng)架空乘人裝置機(jī)頭或機(jī)尾有人上車時(shí)，遠(yuǎn)紅外檢測(cè)裝置向plc發(fā)出上人信號(hào)，plc控制磁力開(kāi)關(guān)吸合，啟動(dòng)架空乘人裝置電機(jī)，實(shí)現(xiàn)有人上車時(shí)自動(dòng)開(kāi)車，無(wú)人乘坐時(shí)自動(dòng)停車。同時(shí)，plc啟動(dòng)延時(shí)程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)延時(shí)停車，延時(shí)時(shí)間以架空乘人裝置單程運(yùn)行的時(shí)間為基準(zhǔn)。架空乘人裝置運(yùn)行期間，機(jī)頭、機(jī)尾有多人乘車時(shí)，遠(yuǎn)紅外檢測(cè)裝置不斷向plc發(fā)送上人信號(hào)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)延時(shí)運(yùn)行，延時(shí)停車以檢測(cè)機(jī)頭或機(jī)尾的最后上車人為準(zhǔn)。乘坐人員下車后，系統(tǒng)通過(guò)下人檢測(cè)裝置自動(dòng)核減人數(shù)。當(dāng)延時(shí)時(shí)間超過(guò)規(guī)定而無(wú)人乘車時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停車。

為保證人員安全乘車，系統(tǒng)配有自動(dòng)安全語(yǔ)言提示。人員上車時(shí)，提示“準(zhǔn)備開(kāi)車，請(qǐng)注意安全”；為防止乘坐人員越位乘車，提前進(jìn)行“前方到站，請(qǐng)下車”的語(yǔ)音提示。

3.2保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)

（1）越位保護(hù)、拉停車保護(hù)：架空乘人裝置機(jī)頭、機(jī)尾下車處裝設(shè)越位保護(hù)開(kāi)關(guān)，將越位開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)串入plc控制回路中，當(dāng)無(wú)人越位時(shí)，開(kāi)關(guān)不動(dòng)作；當(dāng)乘人越位乘車時(shí)，乘人碰撞越位開(kāi)關(guān)的橫桿使其動(dòng)作，斷開(kāi)plc控制回路，系統(tǒng)自動(dòng)停車。plc接到檢測(cè)信號(hào)后進(jìn)行延時(shí)語(yǔ)言報(bào)警。架空乘人裝置沿線設(shè)拉停開(kāi)關(guān)，乘坐人員遇到緊急情況時(shí)，可拉急停開(kāi)關(guān)使架空乘人裝置停車。沿線急停開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)也是串入plc控制回路中。

（2）脫繩保護(hù)、欠速打滑保護(hù)：在架空乘人裝置沿線鋼絲繩易脫落點(diǎn)與機(jī)尾大輪后側(cè)，設(shè)置脫繩保護(hù)開(kāi)關(guān)。當(dāng)鋼絲繩脫落時(shí)，plc會(huì)接收到脫繩保護(hù)發(fā)送的脫繩信號(hào)，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)停車保護(hù)。欠速打滑保護(hù)傳感器安裝在距plc控制站較近的托輪架上，磁鐵塊安裝在對(duì)面的托輪上，當(dāng)架空乘人裝置出現(xiàn)打滑或其它情況時(shí)，裝有磁鐵塊的托輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，延時(shí)5秒打滑保護(hù)接點(diǎn)斷開(kāi)，無(wú)信號(hào)輸出，plc控制回路斷開(kāi)，架空乘人裝置自動(dòng)停車。

3.3遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

自動(dòng)控制系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供網(wǎng)絡(luò)通訊接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接與調(diào)度指揮中心進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中控制，可以在調(diào)度指揮中心監(jiān)控到架空乘人裝置的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行數(shù)據(jù)。

另外，控制系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)沿線mp3背景音樂(lè)、安全宣傳用語(yǔ)等內(nèi)容的播放。

4結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，架空乘人裝置裝配自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守，減人增效，提高架空乘人裝置的安全可靠性，而且還能夠節(jié)能運(yùn)行，減少機(jī)械磨損、延長(zhǎng)輪襯和鋼絲繩的使用壽命。該自動(dòng)控制系統(tǒng)在煤礦井下架空乘人裝置中，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。此外，電控系統(tǒng)再裝配變頻調(diào)速新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置運(yùn)行速度調(diào)節(jié)，提高運(yùn)行效率，更好節(jié)約電能。