礦井中猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

陸中華

摘 要：在礦井工程的施工中，根據(jù)煤礦作業(yè)方式的特點(diǎn)，可以使用猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井的自動(dòng)化操作。在該系統(tǒng)中，井下主站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案主要采用了西門(mén)子S7-300系列PLC能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)猴車運(yùn)行的自由控制。同時(shí)在地面監(jiān)控系統(tǒng)中，可以采用組態(tài)軟件對(duì)猴車在工程中的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和記錄。本文主要針對(duì)猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述和分析，保障礦井的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：猴車；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.103

0 引言

在煤礦工程的施工中，猴車的運(yùn)行主要是用來(lái)輸送曠工人員，它具有安全實(shí)用、維護(hù)簡(jiǎn)單和運(yùn)行方便的特點(diǎn)，能夠大量的縮短曠工人員的上下礦井時(shí)間，被普遍用于煤礦行業(yè)。在礦井的自動(dòng)化管理中，猴車的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是其中重要的組成部分，對(duì)提升礦井的工作效率具有很大幫助。因此，在礦業(yè)施工中，煤礦企業(yè)必須要對(duì)猴車的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，完善該系統(tǒng)的運(yùn)行安全和提高礦井作業(yè)效率，促進(jìn)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。

1 猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在猴車的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，主要有井下主站控制系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)。在井下主站的控制系統(tǒng)中，其設(shè)計(jì)理念用于對(duì)猴車的控制，在發(fā)生安全事故時(shí)能夠及時(shí)的響應(yīng)，保障猴車能夠安全運(yùn)行。地面監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)猴車運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控，確保能夠穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)對(duì)運(yùn)行時(shí)得到的資料進(jìn)行記錄，有利用做進(jìn)一步的完善和加強(qiáng)。

2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)理念

猴車控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)理念是由地面監(jiān)控系統(tǒng)、井下主站系統(tǒng)和四個(gè)遠(yuǎn)程的I/O分站組成。井下主站控制是對(duì)猴車在井下運(yùn)行時(shí)的狀況進(jìn)行有效的控制，對(duì)運(yùn)行時(shí)的保護(hù)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并采取措施[1]。在地面的監(jiān)控系統(tǒng)中，主要對(duì)猴車的運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)的記錄。同時(shí)，在井下PLC主站控制中能夠通過(guò)太網(wǎng)通訊模塊CP343-1和地面的監(jiān)控系統(tǒng)相互通訊，并和其他的分站中相互結(jié)合，形成一個(gè)整體式的監(jiān)控系統(tǒng)。在每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠?qū)绻さ陌踩M(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

2.1 井下主站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）控制箱硬件設(shè)備。在井下主站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，控制箱是主要的核心內(nèi)容。它是由繼電器裝置和PLC等設(shè)備組成。在其運(yùn)行模式下，PLC負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的信號(hào)采集，在系統(tǒng)的處理中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)報(bào)警器、液壓站和電機(jī)的有效控制，使其能夠正常的運(yùn)行。在該系統(tǒng)中，共設(shè)置有40路的數(shù)字量I/O點(diǎn)以及1路電流模擬量信號(hào)，在運(yùn)行中，數(shù)字信號(hào)包含了控制器的按鈕信號(hào)、保護(hù)傳感器信號(hào)和運(yùn)行故障的檢測(cè)。提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全防范工作，能夠及時(shí)的對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，在曠工輸送時(shí)，通過(guò)確定各種運(yùn)行設(shè)備的檢測(cè)和信號(hào)的有效接收，從而能夠保障人員運(yùn)行的安全。

在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)PLC接收到猴車運(yùn)行的信號(hào)時(shí)，通常該信號(hào)都是由傳感器檢測(cè)到有曠工在猴車中而由機(jī)頭發(fā)出開(kāi)車按鈕的信號(hào)。根據(jù)預(yù)警裝置系統(tǒng)能夠自動(dòng)打開(kāi)電機(jī)的控制器、液壓站驅(qū)動(dòng)閘控制器和制動(dòng)閘控制器，猴車進(jìn)入運(yùn)行[2]。在猴車運(yùn)行期間，系統(tǒng)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)控，當(dāng)有人上車時(shí)，該系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)刷新。同時(shí)，在運(yùn)行中一旦發(fā)生意外狀況，控制系統(tǒng)就會(huì)第一時(shí)間檢測(cè)到信號(hào)故障，并且對(duì)故障的類型進(jìn)行判斷，及時(shí)停車并開(kāi)始報(bào)警。

（2）控制箱軟件設(shè)備。在井下主站控制系統(tǒng)中，其控制箱的軟件設(shè)備采用的是結(jié)構(gòu)化編程方法，應(yīng)用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，能夠?qū)?yīng)用的程序劃分成1個(gè)主站程序以及3個(gè)子程序，通過(guò)主程序的應(yīng)用合理的對(duì)子程序的運(yùn)行進(jìn)行管理組織和調(diào)用。

（3）操作臺(tái)設(shè)備。操作臺(tái)是控制系統(tǒng)運(yùn)行的主站，通過(guò)對(duì)按鈕的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)猴車運(yùn)行的自由控制。在這之中包括正常控制方式和強(qiáng)制性控制方式，正?？刂品绞绞窃诤镘囘\(yùn)行時(shí)，保護(hù)信號(hào)正常的傳輸給井下主站的控制系統(tǒng)，在經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后對(duì)運(yùn)行的設(shè)備、信號(hào)進(jìn)行有效的處理。強(qiáng)制性的控制方式包括遠(yuǎn)程控制、近程控制和自動(dòng)化控制，遠(yuǎn)控是通過(guò)地面的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，近控是由井下主站控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動(dòng)化控制柜是在運(yùn)行的設(shè)備無(wú)工作人員看守時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)的對(duì)猴車進(jìn)行有效的控制[3]。同時(shí)，在猴車運(yùn)行中信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，控制體統(tǒng)都能夠及時(shí)的停車并檢測(cè)故障原因。能夠有效的保障曠工人員的上下礦井安全，節(jié)省時(shí)間提高工作的效率，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在地面的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員采用的是組態(tài)軟件，它能夠有效的為用戶提供猴車運(yùn)行狀態(tài)的可視化過(guò)程。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的獲取和監(jiān)控運(yùn)行過(guò)程能夠清楚的了解在運(yùn)行中的情況。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)將會(huì)立即接受到信息，并啟動(dòng)報(bào)警裝置。在系統(tǒng)的監(jiān)控中能夠?qū)\(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，便于工作人員在以后查看，對(duì)猴車運(yùn)行的狀態(tài)做進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。同時(shí)，該監(jiān)控系統(tǒng)在操作中，面對(duì)不同的操作人員有著相應(yīng)的使用權(quán)限，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的安全性有著重要的作用。在進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，系統(tǒng)都設(shè)置了超限的報(bào)警程序，例如對(duì)電機(jī)的運(yùn)行速度、猴車的載人數(shù)和用電的狀態(tài)等，在運(yùn)行中超過(guò)一項(xiàng)設(shè)置，都能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音警報(bào)和動(dòng)態(tài)畫(huà)面的顯示，對(duì)曠工人員做好安全防護(hù)的提醒，保障運(yùn)行的安全。當(dāng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障也能夠進(jìn)行詳細(xì)的記錄，以便下次能夠有效的修復(fù)[4]。在工作人員進(jìn)行查看時(shí)，能夠通過(guò)系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)信息，了解在運(yùn)行過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)，保障礦工人員的安全和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

在猴車自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，通過(guò)井下主站控制系統(tǒng)和地面監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行能夠有效的保障運(yùn)行時(shí)的安全，提高礦工人員的工作效率。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)踐，在煤礦工業(yè)的發(fā)展中具有良好的應(yīng)用前景，隨著科學(xué)技術(shù)的提高，針對(duì)猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)煤礦企業(yè)應(yīng)該提高系統(tǒng)的性能，對(duì)運(yùn)行的效率進(jìn)行改善，不斷的加強(qiáng)猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。

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