煤礦架空乘人裝置PLC電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)研究

 煤礦活動(dòng)抱索器架空乘人裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)乘人裝置）是煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備，主要是運(yùn)送人員上下斜巷或平巷之用。它主要由驅(qū)動(dòng)裝置、托繩裝置、乘人器、迂回輪裝置、張緊裝置、安全保護(hù)裝置及電控裝置等組成，具有安全保護(hù)齊全、運(yùn)行安全可靠、人員上下方便、無(wú)需等待隨到隨行、操作簡(jiǎn)單、維修方便、動(dòng)力消耗小、輸送效率高、一次性投資低等特點(diǎn)，是一種新型的現(xiàn)代化煤礦井下人員輸送設(shè)備。
1 機(jī)械部分
1.1 架空乘人裝置是通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)輪，摩擦傳動(dòng)架空線(xiàn)路上的脫、壓繩輪的鋼絲繩，由鋼絲繩帶動(dòng)其上的吊椅在驅(qū)動(dòng)輪和尾輪之間作運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、制動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)輪、機(jī)架及電器控制部分所組成；采用SEW減速機(jī)，該減速機(jī)的特點(diǎn)是：免維護(hù)、噪音小、體積小功率大、溫升小、性?xún)r(jià)比高等。
1.2 架空乘人裝置鋼絲繩選用線(xiàn)接觸右同向捻帶纖維芯的鍍鋅股式結(jié)構(gòu)鋼絲繩；編接接頭的長(zhǎng)度，不得小于鋼絲繩直徑的1000倍。
1.3 抱索器是架空乘人裝置的重要部件，活動(dòng)抱索器利用橡膠襯塊與無(wú)油鍍鋅鋼絲繩之間的靜態(tài)摩擦力固定在鋼絲繩上，抱索器的抗滑力不得小于吊椅總重力（吊椅自重力+有效載荷）或線(xiàn)路最大坡度沿運(yùn)載鋼絲繩切線(xiàn)方向的分力三倍；活動(dòng)抱索器利用利用靜摩擦力的作用，延長(zhǎng)了鋼絲繩的使用壽命，與固定抱索器相比，省去了移動(dòng)抱索器夾的工作；相對(duì)更能保證乘坐人員的安全。
2 電氣控制及信號(hào)系統(tǒng)
2.1 電控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能概述。本控制系統(tǒng)采用日本三菱FX2N系列PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可編程控制；啟動(dòng)前預(yù)警信號(hào)、開(kāi)車(chē)、停車(chē)按設(shè)定程序自動(dòng)控制；可實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備電氣互鎖；可實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置沿線(xiàn)拉停車(chē)；可實(shí)現(xiàn)架空乘人裝置欠速、過(guò)速保護(hù)；可實(shí)現(xiàn)電機(jī)失壓、短路、斷相、過(guò)載保護(hù)；可實(shí)現(xiàn)掉繩脫槽保護(hù)；可實(shí)現(xiàn)重錘落地保護(hù)；可實(shí)現(xiàn)越站保護(hù)；可實(shí)現(xiàn)減速機(jī)油位極限保護(hù)報(bào)警；可實(shí)現(xiàn)減速機(jī)油溫報(bào)警；可實(shí)現(xiàn)下車(chē)點(diǎn)安全語(yǔ)言提示。
2.2 顯示窗功能信號(hào)箱觸摸屏顯示“失壓”、“過(guò)速保護(hù)”、“欠速保護(hù)”、“掉繩保護(hù)”、“重錘下限”、“全程急?！?、“減速機(jī)油溫超限”等故障顯示。在操作臺(tái)觸摸屏上有“變頻器故障復(fù)位”、“連續(xù)運(yùn)行”、“間斷運(yùn)行”、“延時(shí)記憶”、“急停/禁啟”、“故障復(fù)位”、“運(yùn)行/調(diào)試”、“運(yùn)行速度選擇”、“畫(huà)面切換”等十個(gè)功能按鈕和開(kāi)關(guān)。
2.3 三種運(yùn)行方式，即“連續(xù)”、“間斷”、“調(diào)試”，并在顯示窗上顯示所選。①連續(xù)運(yùn)行方式。系統(tǒng)在啟動(dòng)后，將24小時(shí)不停地運(yùn)行，此狀態(tài)適用于人員流動(dòng)較大的礦井，窗口顯示“連續(xù)運(yùn)行”，系統(tǒng)運(yùn)行畫(huà)面。如果配置了無(wú)人值守功能，當(dāng)有人坐上吊椅時(shí)，通過(guò)上車(chē)站檢測(cè)傳感器發(fā)出猴車(chē)啟動(dòng)信號(hào)，系統(tǒng)將按正常啟動(dòng)程序自動(dòng)啟動(dòng)猴車(chē)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的啟動(dòng)模式。②斷續(xù)運(yùn)行方式。此運(yùn)行方式是一種節(jié)能的運(yùn)行方式，將以程序內(nèi)部設(shè)定的時(shí)間（如10分鐘）限時(shí)運(yùn)行。啟動(dòng)后計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)有上人檢測(cè)信號(hào)時(shí)，時(shí)間將返回到原來(lái)的數(shù)值并重新計(jì)時(shí)，即時(shí)間記憶刷新，當(dāng)剩余時(shí)間為0時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)停機(jī)。③調(diào)試/運(yùn)行。當(dāng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)打到調(diào)試狀態(tài)時(shí)電控裝置的控制回路就會(huì)屏蔽掉安全保護(hù)功能，只有架空乘人裝置的沿線(xiàn)急停保護(hù)可以正常使用。當(dāng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)打到運(yùn)行狀態(tài)時(shí)電控裝置控制回路的各種保護(hù)就可以正常使用了。
2.4 停止。在系統(tǒng)運(yùn)行的任何狀態(tài)下，按下“停止”按鈕，制動(dòng)電機(jī)自動(dòng)停機(jī)制動(dòng)抱閘，乘人裝置電機(jī)自動(dòng)停止。同時(shí)輪邊制動(dòng)器的油泵和抱閘電磁閥通電啟動(dòng)，鉗型閘抱閘制動(dòng)，同時(shí)輪邊制動(dòng)器行程開(kāi)關(guān)恢復(fù)原狀，為下次啟動(dòng)運(yùn)行做準(zhǔn)備。
2.5 急停、禁啟。此按鈕具有電控閉鎖功能，在系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時(shí)，按下此按鈕后，按鈕自鎖，此時(shí)不管是機(jī)頭還是機(jī)尾的啟動(dòng)按鈕都將不能啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，即系統(tǒng)處于“禁啟”狀態(tài)，同時(shí)窗口顯示“急停、禁啟”，將此按鈕往順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，按鈕將自動(dòng)回位，回位并按下一次“故障復(fù)位”按鈕后，“禁啟”消除。
2.6 故障復(fù)位。當(dāng)故障處理后，按下此按鈕，將程控機(jī)內(nèi)的故障閉鎖清除，系統(tǒng)回到待機(jī)狀態(tài)。
3 安全保護(hù)
3.1 機(jī)頭、機(jī)尾設(shè)置了靜態(tài)上下車(chē)裝置，乘車(chē)人員在吊椅處于靜態(tài)的狀態(tài)下乘坐，通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)控制乘坐人員的乘人間距，乘人間距達(dá)到15米后，檢測(cè)裝置提示燈亮后，乘坐人員按下開(kāi)關(guān)按鈕，利用人體的重力作用帶動(dòng)活動(dòng)抱索器上的滑輪在吊椅存儲(chǔ)裝置中自動(dòng)滑入正在運(yùn)轉(zhuǎn)的鋼絲繩上；乘車(chē)人員到達(dá)機(jī)尾后，吊椅在鋼絲繩慣性力的帶動(dòng)下進(jìn)入靜態(tài)下車(chē)裝置，利用活動(dòng)抱索器的滑輪人員進(jìn)入吊椅存儲(chǔ)裝置；乘坐人員在吊椅處于靜止的狀態(tài)下乘坐，從而保證了乘車(chē)人員的安全。
3.2 過(guò)速、欠速保護(hù)由GSH1500轉(zhuǎn)速傳感器和支架組成，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行中速度傳感器檢測(cè)到的運(yùn)行速度低于設(shè)定速度的20%時(shí)或超過(guò)設(shè)定的速度的10%時(shí)，控制系統(tǒng)接受信號(hào)，自動(dòng)將控制系統(tǒng)停止運(yùn)行，并發(fā)出故障報(bào)警聲，同時(shí)顯示窗口顯示相應(yīng)的“欠速保護(hù)”或“過(guò)速保護(hù)”，從而避免飛車(chē)時(shí)對(duì)乘坐人員造成的傷害和打滑時(shí)對(duì)設(shè)備造成的損壞。
3.3 重錘下限位保護(hù)由GEJ30型礦用本安跑偏開(kāi)關(guān)和？準(zhǔn)3mm的塑套鋼絲繩相聯(lián)，當(dāng)重錘因牽引鋼絲繩的伸長(zhǎng)而下降，下降的重錘牽引？準(zhǔn)3mm的塑套鋼絲繩，拉動(dòng)GEJ30型礦用本安跑偏開(kāi)關(guān)，使GEJ30型礦用本安跑偏開(kāi)關(guān)的觸電閉合，給控制系統(tǒng)一個(gè)限位信號(hào)，控制系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，并發(fā)出故障報(bào)警。同時(shí)顯示窗口將顯示相應(yīng)的“重錘下限位”，從而避免了因重錘落地而造成的牽引鋼絲繩無(wú)張緊力而打滑的現(xiàn)象。
3.4 上變坡點(diǎn)掉繩保護(hù)由礦用本安型跑偏開(kāi)關(guān)和支架組成，由于鋼絲繩的張緊力不夠或托壓繩輪的安裝的中心偏離，以及托壓繩輪的輪襯磨損未及時(shí)調(diào)整時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致?tīng)恳摻z繩從托繩輪上往下掉落，此時(shí)，安裝在上變坡點(diǎn)的捕繩器會(huì)自動(dòng)捕繩，從而避免了牽引鋼絲繩的脫落而造成的人身傷害，同時(shí)掉繩保護(hù)開(kāi)關(guān)給控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，乘人裝置自動(dòng)停機(jī)。
3.5 全程急停保護(hù)由GEJ30本安型跑偏開(kāi)關(guān)鋼絲繩及吊架和MKVVR型16×0.75本安型通訊電纜組成，安裝在乘人裝置沿線(xiàn)兩鋼絲繩中間的吊桶斜拉金具上，距地面高度為1.2m；緊急停車(chē)的開(kāi)關(guān)裝置安裝間距應(yīng)不大于50m，并與直徑為？準(zhǔn)3mm的塑套鋼絲繩相聯(lián)，在沿線(xiàn)的任意一個(gè)地方只要拉動(dòng)該鋼絲繩，相應(yīng)最近的急停拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)將給系統(tǒng)一個(gè)急停信號(hào)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)停止運(yùn)行，并發(fā)出故障報(bào)警，同時(shí)顯示窗將顯示“多少號(hào)急停”。
4 結(jié)束語(yǔ)
煤礦架空乘人裝置以PLC編程自控為核心，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化操作，自動(dòng)化控制程度高，具有延時(shí)自動(dòng)停車(chē)等功能，節(jié)約了電能減少了設(shè)備磨損，延長(zhǎng)使用壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。