三菱PLC在井口信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)上的應(yīng)用

張帥軍

摘 要：唐山礦八號(hào)井井口信號(hào)系統(tǒng)原來(lái)采用接觸器做為控制核心，存在著線(xiàn)路復(fù)雜，功能單一，故障率高和操作電壓高等缺點(diǎn)，并且由于接觸器本身的問(wèn)題（剩磁、觸頭粘連、寄生回路），非常容易發(fā)生信號(hào)誤發(fā)出的事故，另外各信號(hào)之間無(wú)法有效閉鎖，存在嚴(yán)重的安全隱患，對(duì)人員和設(shè)備的安全造成較大的威脅?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）是近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的新型控制設(shè)備，它是以微處理器為基礎(chǔ)的高度集成化的工業(yè)控制裝置，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，代表了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展方向。它的主要特點(diǎn)有：編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、接線(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、施工周期短，通信功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。如果將PLC作為信號(hào)系統(tǒng)的控制核心，充分利用其系統(tǒng)工作電壓低（DC24V），可靠性高（自身帶自檢功能）拓展能力強(qiáng)、程序更改快等優(yōu)點(diǎn)，既能降低事故率，還能極大地提高信號(hào)系統(tǒng)的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：PLC 信號(hào)系統(tǒng) 控制核心 技術(shù)升級(jí)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（a）-0033-01

原八號(hào)井井口信號(hào)系統(tǒng)采用CJ10-10A交流接觸器做為控制核心，系統(tǒng)工作電壓為AC127V，井口控制箱內(nèi)采用LA19按鈕開(kāi)關(guān)做輸入元件，用XD7系列信號(hào)指示燈作為信號(hào)燈光顯示，采用電鈴作為聲音提示。車(chē)房?jī)?nèi)設(shè)有信號(hào)配電箱，負(fù)責(zé)將上、下井口的各種輸入信號(hào)進(jìn)行繼電器邏輯控制，并將結(jié)果通過(guò)大量的信號(hào)電纜分別送到上、下井口的操作臺(tái)和車(chē)房?jī)?nèi)的信號(hào)顯示燈箱中。存在的問(wèn)題如下。

（1）系統(tǒng)工作電壓高，井下潮濕環(huán)境惡劣，非常容易漏電，威脅信號(hào)操作工的人身安全。

（2）存在寄生回路，使各信號(hào)之間無(wú)法有效閉鎖，即能同時(shí)發(fā)出多種信號(hào)。

（3）由于接觸器本身在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后會(huì)發(fā)生觸頭粘連，線(xiàn)圈有剩磁等問(wèn)題會(huì)造成信號(hào)消不掉的事故，嚴(yán)重威脅人員的安全。

（4）故障率高，由于井口信號(hào)使用頻率非常高，所以會(huì)造成信號(hào)系統(tǒng)中的按鈕、指示燈、接觸器、電鈴等經(jīng)常發(fā)生故障，如果發(fā)生短路事故會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，并且線(xiàn)路復(fù)雜查找事故點(diǎn)非常麻煩。

（5）不具備語(yǔ)音提示功能，只能用電鈴做簡(jiǎn)單的提示，無(wú)法滿(mǎn)足井口復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)工況要求。

（6）無(wú)法和井口的操車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行有效的閉鎖，無(wú)法實(shí)現(xiàn)和井口操車(chē)系統(tǒng)的連鎖控制。

（7）沒(méi)有備用信號(hào)系統(tǒng)，不符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。

因此非常需要進(jìn)行技術(shù)升級(jí)以提高信號(hào)的安全性和穩(wěn)定性。

1 新信號(hào)系統(tǒng)的選型

核心控制器的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為此本系統(tǒng)采用日本三菱FX2N系列作為主體核心器件，下面先對(duì)三菱FX2N系列PLC做一下簡(jiǎn)單介紹。

（1）三菱FX2N系列的主要功能。

①開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。

這是PLC最常用的功能，PLC設(shè)置了與、或、非等邏輯指令，能取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制。

②模擬量的過(guò)程控制。

PLC具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換的功能，能完成對(duì)模擬量的檢測(cè)、控制和調(diào)節(jié)。

③定時(shí)控制。

PLC為用戶(hù)提供幾十個(gè)甚至幾千個(gè)記時(shí)器，以完成控制系統(tǒng)對(duì)特定時(shí)間控制的要求。

④記數(shù)控制。

PLC為用戶(hù)提供幾十個(gè)甚至幾千個(gè)記數(shù)器，其最高記數(shù)頻率可達(dá)50kHz，以完成控制系統(tǒng)特定記數(shù)控制的要求。

⑤通訊和聯(lián)網(wǎng)。

新一代的PLC都具有通訊功能。PLC的通訊包括PLC之間、PLC與上位機(jī)之間、PLC與其它智能設(shè)備之間的通訊。

（2）三菱FX2N系列的構(gòu)成。

FX2N系列由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊適配器等構(gòu)成，僅用基本單元、或?qū)⑸鲜龈鞣N產(chǎn)品組合起來(lái)使用均可。

（3）輸出形式的選擇。

繼電器輸出（R）：可用于交流負(fù)載或直流負(fù)載，為有觸點(diǎn)輸出。

SSR輸出（S）：用于交流負(fù)載的無(wú)觸點(diǎn)輸出。

晶體管輸出（T）：用于直流負(fù)載的無(wú)觸點(diǎn)輸出。

（4）供輸入電路用的電源。

基本單元或擴(kuò)展單元中均內(nèi)裝DC +24V電源供輸入裝置使用。

2 新系統(tǒng)的具體功能

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在上井口、下井口水平各設(shè)一個(gè)操作臺(tái)，信號(hào)工可以通過(guò)此操作臺(tái)發(fā)出提升信號(hào)。在車(chē)房?jī)?nèi)設(shè)一臺(tái)顯示箱，用于絞車(chē)司機(jī)觀看提升信號(hào)。上、下井口信號(hào)部分選用FX2N-48MR型PLC作為控制器，車(chē)房信號(hào)部分選用FX2N-32MR型PLC作為控制器.并在上、下井口進(jìn)車(chē)側(cè)和出車(chē)側(cè)分別加裝語(yǔ)言安全告警箱，車(chē)房司機(jī)室內(nèi)也加裝語(yǔ)言安全告警箱，另外在上、下井口出車(chē)側(cè)分別加裝副勾信號(hào)操作箱。新信號(hào)系統(tǒng)的詳細(xì)功能。

（1）提升指令的數(shù)字和漢字顯示功能：全線(xiàn)顯示屏均有數(shù)字“2、3、4、5”分別表示“快上、快下、慢上、慢下”，數(shù)字“1”表示停車(chē)，并有漢字“檢修、急停、提人、提物、調(diào)平、換層信號(hào)塊表示具體信號(hào)。

（2）信號(hào)記憶功能，能存儲(chǔ)前三次所發(fā)信號(hào)。

（3）急停報(bào)警功能和急停擴(kuò)展功能；有急停信號(hào)與絞車(chē)安全回路閉鎖的接口，當(dāng)井底各水平發(fā)出急停后需從車(chē)房復(fù)位。

（4）信號(hào)之間的閉鎖功能，即當(dāng)其中一個(gè)信號(hào)發(fā)出后，其它信號(hào)不能發(fā)出。

（5）信號(hào)與開(kāi)車(chē)回路的閉鎖功能，即信號(hào)不發(fā)到車(chē)房，絞車(chē)不能啟動(dòng)。

（6）水平安全設(shè)施與信號(hào)的閉鎖功能，即井門(mén)、搖臺(tái)等井口安全設(shè)施不到位，信號(hào)不能發(fā)出。

（7）提升次數(shù)的記憶功能。

（8）有與信號(hào)顯示相同次數(shù)的打點(diǎn)音響報(bào)警功能。如當(dāng)信號(hào)“2”發(fā)出后，有自動(dòng)的兩次打點(diǎn)音響。

（9）有PLC對(duì)本信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)掃描檢測(cè)功能。

（10）有備用信號(hào)系統(tǒng)。

（11）有車(chē)房直通井口、井口直通井下水平的雙功擴(kuò)音通訊功能。

（12）有與操車(chē)控制系統(tǒng)閉鎖的接口功能。

（13）語(yǔ)言安全告警裝置接口功能。

（14）有與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的422接口

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)安裝后的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，可以發(fā)現(xiàn)以PLC做為信號(hào)系統(tǒng)的控制核心具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓低（+24V），屬于安全工作電壓，可有效避免井下因?yàn)槌睗裨斐陕╇姾笤斐扇藛T觸電的的危險(xiǎn)。

（2）系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)非?？煽浚ㄟ^(guò)合理、科學(xué)的編程，杜絕了寄生回路，解決了信號(hào)之間無(wú)法閉鎖的問(wèn)題。

（3）兼容程度高，本身可分別與絞車(chē)電控系統(tǒng)，井口操車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行連鎖控制。

（4）功能多，除了本身具有兩套信號(hào)系統(tǒng)外，自身還集合語(yǔ)音通信功能和信號(hào)打點(diǎn)功能。

（5）故障率低，維修量小，出現(xiàn)問(wèn)題可用工控機(jī)直接查找出故障點(diǎn)。

（6）采用信號(hào)顯示塊，使井口信號(hào)工和車(chē)房絞車(chē)司機(jī)能非常直觀的看清信號(hào)的種類(lèi)。

（7）能和操車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖控制，可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸或通訊傳輸?shù)姆绞脚c操車(chē)PLC進(jìn)行閉鎖控制，提高了井口自動(dòng)化水平，減輕了把鉤工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（8）滿(mǎn)足了《煤礦安全規(guī)程》的要求。

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