劉 妍

（中煤科工集團(tuán)太原研究院，山西太原030006）

1 年產(chǎn)原煤120 萬(wàn)t／a 以下礦井人員運(yùn)送系統(tǒng)的現(xiàn)狀

大部分年產(chǎn)原煤120 萬(wàn)t／a 及以下的礦井，副斜井及井下暗斜井人員運(yùn)送系統(tǒng)采用架空人車(chē)，見(jiàn)圖1。一般人車(chē)架設(shè)的長(zhǎng)度及傾角依據(jù)井筒而定，幾百米至兩千多米，傾角小于30°。同時(shí)也有將副斜井架空人車(chē)與下料絞車(chē)合為一井，架空人車(chē)與下料絞車(chē)在控制上相互閉鎖，由井口把鉤工發(fā)送絞車(chē)控制信號(hào)。乘坐該系統(tǒng)的人員大多為井下工作人員。由于井下工作的特殊性，該系統(tǒng)的乘坐人員在交接班時(shí)間集中入井、出井外，其他時(shí)間工作人員也需要乘該系統(tǒng)上下井。因此，架空人車(chē)的運(yùn)行時(shí)間不易撐控，造成交接班時(shí)間段出入井人多而車(chē)少的人等車(chē)局面，其他時(shí)間車(chē)多人少的系統(tǒng)空運(yùn)行局面，造成了機(jī)電方面的浪費(fèi)。特別是對(duì)于三八制作業(yè)的礦井，架空人車(chē)除檢修班停車(chē)檢查、維護(hù)、檢修外，其他時(shí)間基本處于運(yùn)行狀態(tài)，形成空載運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，電能損耗大，設(shè)備磨損快，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。隨著科技的進(jìn)步，邏輯控制器的普及，為人工智能的礦井架空人車(chē)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，提供了技術(shù)基礎(chǔ)和前提保障。

圖1 斜井架空人車(chē)示意圖

2 無(wú)人值守礦井架空人車(chē)系統(tǒng)智能控制部分的設(shè)計(jì)方案

2.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

該系統(tǒng)采用西門(mén)子PLC S7-300 系列的315DP-2 可編程邏輯控制器作為CPU，由開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊、通信模塊以及前端具有485 通信功能的射頻數(shù)據(jù)采集器等構(gòu)成。分布在前端各乘車(chē)點(diǎn)的射頻器（隔爆傳感器）讀取數(shù)據(jù)后，通過(guò)485 通信線把采集數(shù)據(jù)發(fā)送到PLC 的通信模塊，由CPU 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制變頻器的輸出頻率，從而改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)架空人車(chē)正常運(yùn)行和維護(hù)檢修時(shí)的速度控制。同時(shí)，把具有身份識(shí)別功能的射頻卡數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度室的中央控制系統(tǒng)。

2.2物理接線

無(wú)人值守架空人車(chē)智能控制系統(tǒng)物理接線，見(jiàn)圖2。

根據(jù)井下工作實(shí)際情況的需要，架空人車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有乘人坐椅越位保護(hù)、斷繩抓捕保護(hù)、過(guò)速欠速保護(hù)、緊急拉線停車(chē)保護(hù)、變坡點(diǎn)轉(zhuǎn)彎處掉繩保護(hù)、機(jī)尾拉緊重錘低位保護(hù)等。

3.2.1 乘人坐椅越位保護(hù)

人員乘坐吊椅進(jìn)入驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)頭或機(jī)尾乘人站處，人員應(yīng)離開(kāi)吊椅，否則可能導(dǎo)致?tīng)恳摻z繩落道，造成傷人事故。為此，在乘人站極限位置處裝設(shè)有吊椅越位保護(hù)。該越位保護(hù)為限位開(kāi)關(guān)，越位保護(hù)動(dòng)作時(shí)，PLC 讀入開(kāi)關(guān)量自動(dòng)停車(chē)，并啟動(dòng)聲光報(bào)警及語(yǔ)音提示。

3.2.2 斷繩抓捕保護(hù)

架空人車(chē)通常裝設(shè)在傾斜30°及以下的巷道中，根據(jù)需要裝設(shè)斷繩抓捕保護(hù)，提高運(yùn)行的安全性。斷繩抓捕裝置動(dòng)作抓捕斷裂鋼絲繩的同時(shí)，行程開(kāi)關(guān)閉合，PLC 讀取開(kāi)關(guān)量后，該架空人車(chē)系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行，啟動(dòng)聲光報(bào)警及語(yǔ)音提示。

3.2.3 過(guò)速、欠速保護(hù)

架空人車(chē)裝置應(yīng)設(shè)有在等速運(yùn)行中過(guò)速（為額定速度）和低于的速度保護(hù)。由速度傳感器檢出速度信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路處理后，由485 口發(fā)送到PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并啟動(dòng)保護(hù)程序，啟動(dòng)聲光報(bào)警及語(yǔ)音報(bào)警。

3.2.4 緊急拉線停車(chē)保護(hù)

在架空人車(chē)的巷道中，沿牽引鋼絲繩中間，一般距離地面1.0 m ～1.2 m 高的地方，接連安裝為50 m 的φ6 mm 不銹鋼絲繩，鋼絲繩的一端接緊急拉線隔爆開(kāi)關(guān)，在緊急情況下，乘坐人員拉動(dòng)此鋼絲繩，行程開(kāi)關(guān)閉合，PLC 讀取開(kāi)關(guān)量，調(diào)用相應(yīng)的模塊進(jìn)行系統(tǒng)急?？刂疲?dòng)聲光和語(yǔ)音報(bào)警。

3.2.5 變坡點(diǎn)和轉(zhuǎn)彎處掉繩保護(hù)

當(dāng)變坡點(diǎn)和轉(zhuǎn)彎處的壓繩輪安裝中線位移、牽引鋼絲繩張力減小、托壓繩輪襯套磨損等因素，可能造成在變坡點(diǎn)和轉(zhuǎn)彎處鋼絲繩從托繩輪上掉下，形成安全隱患。如有上述因素出現(xiàn)，掉繩保護(hù)開(kāi)關(guān)發(fā)出掉繩保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，PLC 讀取該信號(hào)后調(diào)用相關(guān)模塊，停止該系統(tǒng)運(yùn)行并啟動(dòng)聲光報(bào)警信號(hào)。

3.2.6 機(jī)尾拉緊重錘低位保護(hù)

當(dāng)拉緊重錘由于牽引鋼絲繩的拉長(zhǎng)而下降至一定高度位置時(shí)，隔爆限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出停止命令，PLC 讀取該信號(hào)后調(diào)用相關(guān)模塊，對(duì)系統(tǒng)停車(chē)后啟動(dòng)聲光報(bào)警信號(hào)。

3.2.7 拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)過(guò)流保護(hù)

拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有過(guò)載保護(hù)、單相運(yùn)行保護(hù)和堵轉(zhuǎn)保護(hù)。

上述故障排除后，按下操作臺(tái)上的“復(fù)位”按鈕，系統(tǒng)復(fù)位，可重新起動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人值守智能架空人車(chē)系統(tǒng)，在有關(guān)礦井投入半年試運(yùn)行，用戶(hù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定，完全智能，保護(hù)裝置安全可靠，適用于礦井復(fù)雜環(huán)境。該系統(tǒng)完全可以根據(jù)人員乘坐的需要，有人乘坐時(shí)自動(dòng)開(kāi)機(jī)，無(wú)人乘坐時(shí)停止，安全可靠，節(jié)能經(jīng)濟(jì)。

[1]肖公平. PLC 可編程序控制器在架空乘人裝置自動(dòng)化控制的應(yīng)用[J]. 煤礦開(kāi)采， 2009， 14(5)：72－73.

[2]牛東. PLC 在普通吊椅索道中的應(yīng)用[J]. 索道安全， 2006(3)：30－32.

[3]陳燎原. 實(shí)現(xiàn)斜井輸送人員機(jī)械化的一種途徑[J]. 礦山機(jī)械， 2001(3)：51－52.

[4]陳新祿. 架空乘人裝置KXJ1-S 型電控系統(tǒng)的改造與應(yīng)用[J]. 能源與環(huán)境， 2009(2)：35－36.

[5]胡國(guó)濱. 架空人車(chē)鋼絲繩的優(yōu)化設(shè)計(jì)和選型[J]. 礦業(yè)論壇， 2010(3)：724－725.

[6]王平. 可編程控制器(PLC)在煤礦架空人車(chē)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 煤炭技術(shù)2006， 25（2）：31－32.