1引言

隨著機械化水平的提高，很多礦井采用了架空乘人裝置運送人員，以縮短礦工上下井的路途時間，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)定的在下人地點的前方，必須設(shè)有能自動停車的安全裝置的要求。為做到架空乘人裝置運送人員安全、高效，城郊煤礦應(yīng)用計算機控制新技術(shù)，我們在架空乘人裝置上裝配了基于plc的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了架空乘人裝置安全自動運行，達(dá)到了無人值守的目的。

2系統(tǒng)構(gòu)成

2.1系統(tǒng)組成

架空乘人裝置自動控制系統(tǒng)主要有plc控制站、操作控制箱、檢測傳感器、語音報警裝置、mp3播放裝置及電氣開關(guān)等組成。plc控制站、操作控制箱和電氣開關(guān)安裝在架空乘人裝置的機頭硐室內(nèi)。啟動、停止按鈕及方式選擇開關(guān)、顯示器布置在操作控制箱面板上。檢測傳感器按功能類型分別裝設(shè)在機頭、機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)檢測和全自動運行控制要求。控制系統(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)置機頭、機尾越位保護(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裝設(shè)托繩保護(hù)開關(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)動作，架空乘人裝置將會自動停車。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，通過檢測安裝處的托輪或鋼絲繩的狀態(tài)，向plc控制站發(fā)送一個檢測信號，由plc進(jìn)行判斷是否執(zhí)行保護(hù)動作。

2.3plc控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)采用日本三菱電機fx2－48型可編程控制器為主控站，該plc內(nèi)設(shè)中間繼電器，可擴展性廣，通信功能強。為確保架空乘人裝置的運行安全，自動控制系統(tǒng)設(shè)置有檢修、手動、自動3種功能。架空乘人裝置自動方式下，通過采集乘人入口處的上人信號和下人處的下人信號，實現(xiàn)有人上車時自動開車，無人乘坐時自動停車。各保護(hù)裝置實時向plc控制站發(fā)送采集的狀態(tài)信號，經(jīng)過plc控制站判斷處理，實時進(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)實時在操作控制箱上顯示。

2.4控制流程

啟動前，架空乘人裝置工作方式選擇為“自動”，plc的控制開關(guān)置于運行位置，系統(tǒng)即進(jìn)入自動控制運行狀態(tài)。當(dāng)控制系統(tǒng)采集到機頭或機尾有人乘座信號時，系統(tǒng)將按照架空乘人裝置的工藝流程自動運行，無人乘坐時自動停車。架空乘人裝置自動運行期間，若超過規(guī)定時間，plc發(fā)出停車信號停車；若保護(hù)裝置動作，控制系統(tǒng)先延時報警，plc接到保護(hù)信號后，發(fā)出停車信號停車。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，方式選擇開關(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無人值守

不需要設(shè)專人操作，控制系統(tǒng)通過遠(yuǎn)紅外檢測裝置實現(xiàn)架空乘人裝置自動開車。當(dāng)架空乘人裝置機頭或機尾有人上車時，遠(yuǎn)紅外檢測裝置向plc發(fā)出上人信號，plc控制磁力開關(guān)吸合，啟動架空乘人裝置電機，實現(xiàn)有人上車時自動開車，無人乘坐時自動停車。同時，plc啟動延時程序，實現(xiàn)系統(tǒng)延時停車，延時時間以架空乘人裝置單程運行的時間為基準(zhǔn)。架空乘人裝置運行期間，機頭、機尾有多人乘車時，遠(yuǎn)紅外檢測裝置不斷向plc發(fā)送上人信號，控制系統(tǒng)將自動延時運行，延時停車以檢測機頭或機尾的最后上車人為準(zhǔn)。乘坐人員下車后，系統(tǒng)通過下人檢測裝置自動核減人數(shù)。當(dāng)延時時間超過規(guī)定而無人乘車時，系統(tǒng)會自動停車。

為保證人員安全乘車，系統(tǒng)配有自動安全語言提示。人員上車時，提示“準(zhǔn)備開車，請注意安全”；為防止乘坐人員越位乘車，提前進(jìn)行“前方到站，請下車”的語音提示。

3.2保護(hù)功能實現(xiàn)

（1）越位保護(hù)、拉停車保護(hù)：架空乘人裝置機頭、機尾下車處裝設(shè)越位保護(hù)開關(guān)，將越位開關(guān)的常閉觸點串入plc控制回路中，當(dāng)無人越位時，開關(guān)不動作；當(dāng)乘人越位乘車時，乘人碰撞越位開關(guān)的橫桿使其動作，斷開plc控制回路，系統(tǒng)自動停車。plc接到檢測信號后進(jìn)行延時語言報警。架空乘人裝置沿線設(shè)拉停開關(guān)，乘坐人員遇到緊急情況時，可拉急停開關(guān)使架空乘人裝置停車。沿線急停開關(guān)的常閉觸點也是串入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與機尾大輪后側(cè)，設(shè)置脫繩保護(hù)開關(guān)。當(dāng)鋼絲繩脫落時，plc會接收到脫繩保護(hù)發(fā)送的脫繩信號，控制系統(tǒng)實現(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，磁鐵塊安裝在對面的托輪上，當(dāng)架空乘人裝置出現(xiàn)打滑或其它情況時，裝有磁鐵塊的托輪不轉(zhuǎn)動，延時5秒打滑保護(hù)接點斷開，無信號輸出，plc控制回路斷開，架空乘人裝置自動停車。

3.3遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

自動控制系統(tǒng)為實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供網(wǎng)絡(luò)通訊接口，通過網(wǎng)絡(luò)連接與調(diào)度指揮中心進(jìn)行通訊，實現(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行狀態(tài)，運行數(shù)據(jù)。

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

4結(jié)束語

在實際應(yīng)用中，架空乘人裝置裝配自動化控制系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守，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)能運行，減少機械磨損、延長輪襯和鋼絲繩的使用壽命。該自動控制系統(tǒng)在煤礦井下架空乘人裝置中，具有很好的推廣應(yīng)用價值和經(jīng)濟效益。此外，電控系統(tǒng)再裝配變頻調(diào)速新技術(shù)，可實現(xiàn)架空乘人裝置運行速度調(diào)節(jié)，提高運行效率，更好節(jié)約電能。