架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)

趙體兵 馮明倫

(河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦,河南禹州 461670)

架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)

趙體兵 馮明倫

(河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦,河南禹州 461670)

架空乘人裝置具有快速、安全、高效的運輸特點,在井下輔助運輸中得到快速的發(fā)展,成為井下人員運輸的主要方式。本文較為詳盡的論述了河南能源永錦一礦架空乘人無人值守系統(tǒng)的特點和功能,以期能為其他企業(yè)類選型和應用提供參考。

架空乘人裝置 無人值守 集中控制

架空乘人裝置是近年來在煤碳行業(yè)推行的一種新的人員運輸形式[1-3]，該裝置因其快速、安全、高效在煤礦井下輔助運輸系統(tǒng)中得到了快速的發(fā)展，已逐漸成為井下人員運輸的主要工具[4-5]。河南能源永錦一礦，從2012年初到2013年底兩年內開掘了兩條行人斜巷，采用RJY-55型和RJY-37型兩部斜巷乘人裝置運送人員，隨著兩部架空乘人裝置的運行，永錦一礦徹底淘汰了斜巷人車，給生產帶來了極大的便利，但由于系統(tǒng)采用人工操作，自動化程度很低，在使用中暴露出了諸多問題，為此，永錦一礦與株洲天成公司合作，共同開發(fā)出一種穩(wěn)定、可靠、保護齊全、功能強大、技術先進的自動控制和監(jiān)控系統(tǒng)。本文對該系統(tǒng)的特點和功能進行了系統(tǒng)的論述，以期為其他企業(yè)選型和應用提供參考。

1 問題的提出

2013版《煤礦安全規(guī)程》第365條規(guī)定：人員上下的主要傾斜井巷，垂深超過50m，應使用機械運送人員。目前我國煤礦提升運送人員廣泛采用斜巷人車和斜巷架空乘人裝置，而架空乘人裝置因其快速、安全、高效的運輸特點，在井下輔助運輸系統(tǒng)中得到了快速普及，將逐步替代斜井人車，成為井下人員運輸的主流。河南能源永錦一礦，推廣應用新設備新技術，淘汰落后設備，從2012年初至2013年底兩年內安裝使用由湘潭恒心實業(yè)公司開發(fā)的RJY-55型和RJY-37型兩部斜巷架空乘人裝置，隨著兩部裝置的運行，永錦一礦徹底淘汰了斜巷人車。

使用架空乘人裝置運送人員，乘車人員隨到隨走，不再候車，實現了連續(xù)性運輸，提高了運輸功效。但因系統(tǒng)采用人工操作，不能對乘人裝置的運行情況及時巡查，更不能及時發(fā)現和處理鋼絲繩掉道、跳槽等事故，會造成事故的進一步擴大，威脅乘坐人員安全。同時又因乘人裝置運送距離遠，不能精準確定人員的上下數量和時間，導致架空人車必須不間斷運行。這樣造成設備長時間運行，既浪費能源，又使設備磨損加劇。為了推廣適合煤礦需要的安全、高效輔助運輸設備，加快煤礦運輸現代化的步伐，實現架空乘人裝置無人乘坐時能自動停車，有人候車時能自動開車，研發(fā)架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)成為提高設備運行安全水平和運輸效率，降低運行成本的迫切需求。

為確保架空乘人裝置實現無人值守安全運行，永錦一礦再次與株洲天成公司合作，共同開發(fā)出一種穩(wěn)定、可靠、保護齊全、功能強大、技術先進的控制和監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不用操作司機，維護工作量少，既能實現長期的連續(xù)運行，又能實現無人值守運行和遠程智能監(jiān)控運行等多種運行狀態(tài)；具有故障報警、開車預警、聲光語音提示等功能，該技術在國內處于先進地位。

2 系統(tǒng)組成及功能

2.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由調度室上位機、組態(tài)監(jiān)控軟件、以太網交換機、通訊接口、UPS電源、打印機、井下光端機、隔爆兼本安型穩(wěn)壓電源、輔件等組成。該系統(tǒng)核心硬件主要包括可編程控制器(PLC)控制模塊、可編程控制器(PLC)通訊擴展模塊、以太網網絡通訊設備以及工控機服務器等。通過組建工業(yè)以太網實現通訊功能，在工控機上組態(tài)軟件的監(jiān)控界面來實現對設備運轉狀態(tài)的實時監(jiān)測與控制。

2.2 功能

該系統(tǒng)具備如下所述的各項功能：

(1)集控室可遠程控制架空乘人裝置的啟、停、急停、故障復位等。(2)對系統(tǒng)(傳感器等)相關數據進行實時監(jiān)測；如減速機油溫、當前運行速度、運行時間等。數據計算、判斷、處理、傳輸、控制等功能具有實時性，能周期循環(huán)運行，而不中斷。(3)實時掌握系統(tǒng)的當前狀況、故障等情況。(4)具有在不中斷正常監(jiān)控功能的條件下由用戶隨時生成、修改各種參數及表格的功能。(5)具有系統(tǒng)相關信息輸出、存儲、歷史查詢、打印(可打印運行畫面、圖片、數據報表、曲線)等功能(6)可實現監(jiān)控信息、畫面等遠程局域網訪問，方便設備信息共享。(7)系統(tǒng)對各個監(jiān)視點進行遠程監(jiān)視、對關鍵畫面進行拍照、歷史記錄存儲、調入查看等。上下人地點及變坡點有視頻監(jiān)控裝置。(8)采用研華原裝工控機，運用組態(tài)軟件技術平臺模擬現場工況，實時監(jiān)控系統(tǒng)參數、系統(tǒng)狀態(tài)、各保護傳感器的狀態(tài)、故障信息、故障實時“語言告警”、歷史記錄查詢等；提供通訊服務器及相關軟件，并可在以太網上進行信息共享(即WEB發(fā)布功能)。

3 電控系統(tǒng)及工作原理

3.1 電控系統(tǒng)

RJY-55型架空乘人裝置電控系統(tǒng)主要是由防爆型PLC控制箱、本安操作臺、各種系統(tǒng)保護開關(越位保護、速度保護、掉繩保護、沿線急停保護、重錘下線保護等)、語言報警信號、人員操作信號、音樂播放裝置等部分組成。

3.2 工作原理

RJY-55型架空乘人裝置的核心控制裝置防爆型PLC控制箱、本安操作臺安裝在架空乘人裝置機頭位置，可以實現架空乘人裝置的啟停、急?？刂?，以及故障復位和畫面切換功能。各種保護裝置接入PLC控制箱，根據現場控制程序要求實現系統(tǒng)保護功能和設備運行需要。PLC對整個系統(tǒng)的運行進行控制和管理，并執(zhí)行正常的操作程序，接收并生成開車信號和停車信號，實現各種保護及閉鎖。通過PLC運算和處理遠紅外監(jiān)測單元采集入口處的上人車時自動開車，無人乘坐時自動停車。系統(tǒng)運行期間，控制站實時接收各類保護開關、監(jiān)測裝置的狀態(tài)信號，經PLC運算和處理之后，進行系統(tǒng)運行控制和輸出保護信號。由操作臺完成控制操作，操作臺分操作面板和顯示面板，顯示面板可顯示當前設備運行狀態(tài)，操作面板可完成各種控制操作。

顯示面板采用LED顯示窗實現“機頭越位”、“機尾越位”、“過速保護”、“掉繩保護”、“重錘下限”、“急停*區(qū)”等故障顯示，且能實現“連續(xù)(手動)方式”、“間斷(自動)運行”、“檢修方式”、“調試方式”、“急停，禁啟”、“高速閘制動”、“運行速度”、“運行剩余時間”等相應的運行狀態(tài)。操作面板可完成手動和自動操作切換，選擇旋鈕處于“連續(xù)”位置為手動操作，處于“斷續(xù)”位置為自動操作。控制系統(tǒng)主要由一臺主站控制器和若干分站控制器組成。它們之間采用CAN總線進行通信。

RJY-55型架空乘人裝置主站控制器置于機頭操作臺，分站控制器4臺分別安裝在+87乘車點、-23乘車點、-81乘車點和機尾-150乘車點.主站控制器負責架空乘人裝置的啟動與停車等操作，同時監(jiān)測驅動各分站控制器的狀態(tài)，根據監(jiān)測數據和運行控制邏輯，向驅動裝置發(fā)出相應控制信號，并把當前的運行信息通過CAN總線發(fā)送給各個分站控制器。架空乘人裝置被分站控制器劃分成若干運行區(qū)段，各分站控制器負責監(jiān)測其歸屬段的啟動、拉線、故障和閉鎖信號，同時顯示由主站控制器發(fā)送的系統(tǒng)倒計時時間等運行狀態(tài)信息。分站控制器不能直接向驅動裝置發(fā)出控制指令，相應控制信號經編碼后通過CAN總線發(fā)送到主站控制器.然后由主站控制器執(zhí)行相應的控制命令。

乘人裝置機頭、機尾以及中途各乘車點分別裝有紅外線傳感器，然后傳感器分別接入各分站控制器。紅外線傳感器是一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量變化，并將其轉換成電壓信號輸出，然后傳輸到主控制器。當乘車人員通過乘車點時，通過傳感器檢測來實現無人乘坐時，系統(tǒng)自動停車，有人乘車時自動啟動，從而實現無人值守。實現無人值守的啟動模式，運行將以程序內部設定的時間限時運行(此時間根據裝置從機頭運行到機尾的時間設定.再延時30秒鐘后自動停機)，啟動后計時器開始計時，當有上人檢測信號時，時間將返回到原來的數值并重新計時，即時間記憶刷新，當剩余時間為0時系統(tǒng)將自動停機。

4 結語

通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)與架空乘人裝置控制系統(tǒng)相結合，實現了架空乘人裝置監(jiān)控和無人值守一體化，通過組建工業(yè)以太網實現通訊功能，采用研華原裝工控機，運用組態(tài)軟件技術平臺來實現設備運轉狀態(tài)的監(jiān)測與控制，提高了煤礦企業(yè)對設備運行狀況的監(jiān)測和對設備的科學管理能力，在煤礦安全生產中有著非常廣闊的應用前景。

[1]陳國華.基于工業(yè)以太網的架空乘人裝置無人值守運行研究[D].電子科技大學碩士論文,成都：電子科技大學,2012.

[2]翟仁羽,鄭紅娟.新型架空乘人裝置的設計與應用[J].煤礦開采,2008,(4)：45-47.

[3]顏興亮.井下架空乘人器驅動裝置技術改造[[J].礦山機械,2003(5)： 63-64.

[4]陳岐范,王敬冰,王偉.長距離多變坡架空乘人裝置的開發(fā)應用[J].山東煤炭科技,2002,(8)：31-32.

馮明倫(1969-),男,河南禹州人,工程師。