猴車自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘 要：針對現(xiàn)階段猴車控制系統(tǒng)存在的一些弊端，依據(jù)自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，給出了猴車自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，并詳細(xì)闡述了自動控制系統(tǒng)的井下控制主站以及地面監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)場實(shí)踐也表明，設(shè)計(jì)的猴車自動控制系統(tǒng)安全可靠，在一定程度上提升了猴車的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：猴車；控制系統(tǒng)；輔助運(yùn)行

猴車（架空乘人裝置）由于具有適用性強(qiáng)、投資小、結(jié)構(gòu)簡單在礦井的應(yīng)用較為廣泛。作為礦井重要的輔助運(yùn)輸設(shè)備，猴車具有隨叫隨到、方便上下人、維護(hù)簡單等特點(diǎn)。猴車控制系統(tǒng)對其能否高效運(yùn)行具有較大影響，同時也會影響工作人員運(yùn)輸安全以及井下工作效率。因此，對猴車控制系統(tǒng)方面的研究成為確保礦井安全高效生產(chǎn)一個熱點(diǎn)領(lǐng)域。

1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)的猴車自動控制系統(tǒng)應(yīng)能夠應(yīng)對井下猴車運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種突發(fā)性情況，并通過PLC控制器及時作出反應(yīng)，確保猴車可以安全高效運(yùn)行。在地面的集中監(jiān)控中心控制PC上可以對猴車運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對這些監(jiān)控資料進(jìn)行記錄存儲，為礦井后續(xù)的生產(chǎn)提供寶貴資料借鑒。

2 自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的猴車自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成主要由地面監(jiān)控系統(tǒng)、井下控制主站、1/0分站等構(gòu)成，具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。井下控制主站通過西門子生產(chǎn)的S7-1200PLC實(shí)現(xiàn)對布置在猴車沿線的安全監(jiān)控傳感器參數(shù)進(jìn)行讀取，實(shí)現(xiàn)對猴車的安全控制，地面監(jiān)控中心控制PC通過動態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)對井下猴車運(yùn)行狀態(tài)的記錄監(jiān)控。井下控制主站與地面監(jiān)控中心的信息傳輸采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行，通訊協(xié)議采用Profibus-DP。

2.1 井下控制主站

井下控制主站設(shè)備的構(gòu)成以及分布如圖2所示。

2.1.1 控制箱結(jié)構(gòu)組成

控制箱是井下控制主站的核心組件，具體由PLC控制器以及繼電器等構(gòu)成，PLC控制器可以通過對安裝的各類型傳感器信號進(jìn)行計(jì)算處理，并實(shí)現(xiàn)對猴車液壓站、驅(qū)動電機(jī)以及報(bào)警裝置等控制。設(shè)計(jì)的井下控制主站中共有的I/O數(shù)字量點(diǎn)40路，電流模擬量點(diǎn)1路，檢測到的數(shù)字量信號主要包括有各類傳感器信號、各類檢測信號以及控制按鈕信號燈，如：越位保護(hù)傳感器信號、上人紅外傳感器信號以及操控臺發(fā)出的控制信號等，具體對應(yīng)的I/O數(shù)字量點(diǎn)如表1所示。

在井下控制主站正常工作狀態(tài)下，當(dāng)PLC控制器接收到來至于控制臺的開車信號時，PLC控制器首先會給機(jī)頭、機(jī)尾等處語音報(bào)警裝置發(fā)出信號，提醒設(shè)備開機(jī)；語音報(bào)警裝置提醒3s之后，控制系統(tǒng)開采驅(qū)動電機(jī)的控制器、液壓驅(qū)動閘控制器以及液壓站制動閥控制器等安全保護(hù)控制器，猴車開始進(jìn)運(yùn)行。在猴車正常工作時，未有人乘車時，猴車?yán)^續(xù)保持原狀態(tài)運(yùn)行300s，期間未再有人乘車時，停止猴車運(yùn)行。若有人乘車，則到乘車人下車之后，再運(yùn)行300s，無人乘車時，停止猴車運(yùn)行。

當(dāng)猴車運(yùn)行過程中井下控制主站監(jiān)測到有礦工過載、電機(jī)過載、拉線開關(guān)以及猴車超速、或者猴車欠速時，會立刻停止猴車運(yùn)行并發(fā)出報(bào)警信號。

2.1.2 控制箱軟件構(gòu)成

井下控制主站的控制箱軟件編寫采用梯形圖像語言進(jìn)行，結(jié)構(gòu)化的編程防，整個控制系統(tǒng)的程序模塊分為一個主控程序三個子程序，主控程序?qū)θ齻€程序進(jìn)行調(diào)用組織。

2.1.3 操控臺

操控臺上有各類猴車控制運(yùn)行操控按鈕，實(shí)現(xiàn)對猴車運(yùn)行模式以及控制方式的選擇確定，具體的猴車工作模式有正常工作模式以及強(qiáng)制工作模式兩種方式。正常工作模式是各類安全保護(hù)傳感器對監(jiān)測到的信號傳輸給PLC控制器，根據(jù)檢測到的信號控制猴車的運(yùn)行；強(qiáng)制工作模式是保護(hù)信號發(fā)出之后，控制系統(tǒng)忽略保護(hù)信號直接控制猴車，但是主站保護(hù)信號除外。具體的猴車控制方式有自動控制、遠(yuǎn)程控制以及近程控制等。自動控制方式是控制系統(tǒng)在無人值守情況下，根據(jù)猴車上人、下人情況自動的控制的對猴車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制；遠(yuǎn)程控制方式是指在地面監(jiān)控中心通過控制PC實(shí)現(xiàn)對猴車的運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程控制；近程控制方式是通過井下控制主站操作臺對猴車的運(yùn)行進(jìn)行控制。當(dāng)猴車控制方式處于近程或者遠(yuǎn)程控制時，系統(tǒng)只服從當(dāng)前的控制方式；當(dāng)猴車控制方式為自動控制時，其他的遠(yuǎn)程、近程控制方式也可以實(shí)現(xiàn)，且按照先后順序進(jìn)行。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)

地面監(jiān)控中心采用動態(tài)王軟件實(shí)現(xiàn)對猴車運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及遠(yuǎn)程控制，該軟件為操作人員提供數(shù)據(jù)獲取、可視化以及監(jiān)控等功能。同時監(jiān)控系統(tǒng)對不同的操作人員設(shè)定了不同的操作權(quán)限，有效確保監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行。對電機(jī)的運(yùn)行溫度、速度，當(dāng)前乘坐人數(shù)等都可以設(shè)置數(shù)值，當(dāng)超過時系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警型號同時會有相應(yīng)的報(bào)警圖像。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警后，使用復(fù)位功能無法消除報(bào)警時可以通過設(shè)置按鍵暫時屏蔽相關(guān)的安全保護(hù)，重新啟動猴車。同時系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對以往存儲數(shù)據(jù)查詢功能。

3 總結(jié)

隨著礦井機(jī)械化、自動化程度的不斷提升，猴車在礦井中的應(yīng)用更為普遍，在針對現(xiàn)階段猴車控制系統(tǒng)存在的一些問題，筆者在充分論述井下控制主站，地面監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上對猴車的自動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的自動控制系統(tǒng)安全可靠。在井下猴車運(yùn)用實(shí)踐也表明，該自動控制系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用效果，能夠有效提升猴車的自動化控制水平。通過改善猴車的自動化控制系統(tǒng)，更好的提升了猴車的運(yùn)行效率，可以更好的服務(wù)礦井行人輔助運(yùn)輸。

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作者簡介：

張春輝（1984- ），男，山西省平遙縣人，2013年3月畢業(yè)于太原理工大學(xué)，機(jī)電工程及自動化專業(yè)，本科，現(xiàn)為助理工程師。