趙體兵 馮明倫
(河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦,河南禹州 461670)
架空乘人裝置無人值守系統
趙體兵 馮明倫
(河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦,河南禹州 461670)
架空乘人裝置具有快速、安全、高效的運輸特點,在井下輔助運輸中得到快速的發(fā)展,成為井下人員運輸的主要方式。本文較為詳盡的論述了河南能源永錦一礦架空乘人無人值守系統的特點和功能,以期能為其他企業(yè)類選型和應用提供參考。
架空乘人裝置 無人值守 集中控制
架空乘人裝置是近年來在煤碳行業(yè)推行的一種新的人員運輸形式[1-3],該裝置因其快速、安全、高效在煤礦井下輔助運輸系統中得到了快速的發(fā)展,已逐漸成為井下人員運輸的主要工具[4-5]。河南能源永錦一礦,從2012年初到2013年底兩年內開掘了兩條行人斜巷,采用RJY-55型和RJY-37型兩部斜巷乘人裝置運送人員,隨著兩部架空乘人裝置的運行,永錦一礦徹底淘汰了斜巷人車,給生產帶來了極大的便利,但由于系統采用人工操作,自動化程度很低,在使用中暴露出了諸多問題,為此,永錦一礦與株洲天成公司合作,共同開發(fā)出一種穩(wěn)定、可靠、保護齊全、功能強大、技術先進的自動控制和監(jiān)控系統。本文對該系統的特點和功能進行了系統的論述,以期為其他企業(yè)選型和應用提供參考。
2013版《煤礦安全規(guī)程》第365條規(guī)定:人員上下的主要傾斜井巷,垂深超過50m,應使用機械運送人員。目前我國煤礦提升運送人員廣泛采用斜巷人車和斜巷架空乘人裝置,而架空乘人裝置因其快速、安全、高效的運輸特點,在井下輔助運輸系統中得到了快速普及,將逐步替代斜井人車,成為井下人員運輸的主流。河南能源永錦一礦,推廣應用新設備新技術,淘汰落后設備,從2012年初至2013年底兩年內安裝使用由湘潭恒心實業(yè)公司開發(fā)的RJY-55型和RJY-37型兩部斜巷架空乘人裝置,隨著兩部裝置的運行,永錦一礦徹底淘汰了斜巷人車。
使用架空乘人裝置運送人員,乘車人員隨到隨走,不再候車,實現了連續(xù)性運輸,提高了運輸功效。但因系統采用人工操作,不能對乘人裝置的運行情況及時巡查,更不能及時發(fā)現和處理鋼絲繩掉道、跳槽等事故,會造成事故的進一步擴大,威脅乘坐人員安全。同時又因乘人裝置運送距離遠,不能精準確定人員的上下數量和時間,導致架空人車必須不間斷運行。這樣造成設備長時間運行,既浪費能源,又使設備磨損加劇。為了推廣適合煤礦需要的安全、高效輔助運輸設備,加快煤礦運輸現代化的步伐,實現架空乘人裝置無人乘坐時能自動停車,有人候車時能自動開車,研發(fā)架空乘人裝置無人值守系統成為提高設備運行安全水平和運輸效率,降低運行成本的迫切需求。
為確保架空乘人裝置實現無人值守安全運行,永錦一礦再次與株洲天成公司合作,共同開發(fā)出一種穩(wěn)定、可靠、保護齊全、功能強大、技術先進的控制和監(jiān)控系統。該系統不用操作司機,維護工作量少,既能實現長期的連續(xù)運行,又能實現無人值守運行和遠程智能監(jiān)控運行等多種運行狀態(tài);具有故障報警、開車預警、聲光語音提示等功能,該技術在國內處于先進地位。
本系統由調度室上位機、組態(tài)監(jiān)控軟件、以太網交換機、通訊接口、UPS電源、打印機、井下光端機、隔爆兼本安型穩(wěn)壓電源、輔件等組成。該系統核心硬件主要包括可編程控制器(PLC)控制模塊、可編程控制器(PLC)通訊擴展模塊、以太網網絡通訊設備以及工控機服務器等。通過組建工業(yè)以太網實現通訊功能,在工控機上組態(tài)軟件的監(jiān)控界面來實現對設備運轉狀態(tài)的實時監(jiān)測與控制。
該系統具備如下所述的各項功能:
(1)集控室可遠程控制架空乘人裝置的啟、停、急停、故障復位等。(2)對系統(傳感器等)相關數據進行實時監(jiān)測;如減速機油溫、當前運行速度、運行時間等。數據計算、判斷、處理、傳輸、控制等功能具有實時性,能周期循環(huán)運行,而不中斷。(3)實時掌握系統的當前狀況、故障等情況。(4)具有在不中斷正常監(jiān)控功能的條件下由用戶隨時生成、修改各種參數及表格的功能。(5)具有系統相關信息輸出、存儲、歷史查詢、打印(可打印運行畫面、圖片、數據報表、曲線)等功能(6)可實現監(jiān)控信息、畫面等遠程局域網訪問,方便設備信息共享。(7)系統對各個監(jiān)視點進行遠程監(jiān)視、對關鍵畫面進行拍照、歷史記錄存儲、調入查看等。上下人地點及變坡點有視頻監(jiān)控裝置。(8)采用研華原裝工控機,運用組態(tài)軟件技術平臺模擬現場工況,實時監(jiān)控系統參數、系統狀態(tài)、各保護傳感器的狀態(tài)、故障信息、故障實時“語言告警”、歷史記錄查詢等;提供通訊服務器及相關軟件,并可在以太網上進行信息共享(即WEB發(fā)布功能)。
RJY-55型架空乘人裝置電控系統主要是由防爆型PLC控制箱、本安操作臺、各種系統保護開關(越位保護、速度保護、掉繩保護、沿線急停保護、重錘下線保護等)、語言報警信號、人員操作信號、音樂播放裝置等部分組成。
RJY-55型架空乘人裝置的核心控制裝置防爆型PLC控制箱、本安操作臺安裝在架空乘人裝置機頭位置,可以實現架空乘人裝置的啟停、急??刂疲约肮收蠌臀缓彤嬅媲袚Q功能。各種保護裝置接入PLC控制箱,根據現場控制程序要求實現系統保護功能和設備運行需要。PLC對整個系統的運行進行控制和管理,并執(zhí)行正常的操作程序,接收并生成開車信號和停車信號,實現各種保護及閉鎖。通過PLC運算和處理遠紅外監(jiān)測單元采集入口處的上人車時自動開車,無人乘坐時自動停車。系統運行期間,控制站實時接收各類保護開關、監(jiān)測裝置的狀態(tài)信號,經PLC運算和處理之后,進行系統運行控制和輸出保護信號。由操作臺完成控制操作,操作臺分操作面板和顯示面板,顯示面板可顯示當前設備運行狀態(tài),操作面板可完成各種控制操作。
顯示面板采用LED顯示窗實現“機頭越位”、“機尾越位”、“過速保護”、“掉繩保護”、“重錘下限”、“急停*區(qū)”等故障顯示,且能實現“連續(xù)(手動)方式”、“間斷(自動)運行”、“檢修方式”、“調試方式”、“急停,禁啟”、“高速閘制動”、“運行速度”、“運行剩余時間”等相應的運行狀態(tài)。操作面板可完成手動和自動操作切換,選擇旋鈕處于“連續(xù)”位置為手動操作,處于“斷續(xù)”位置為自動操作??刂葡到y主要由一臺主站控制器和若干分站控制器組成。它們之間采用CAN總線進行通信。
RJY-55型架空乘人裝置主站控制器置于機頭操作臺,分站控制器4臺分別安裝在+87乘車點、-23乘車點、-81乘車點和機尾-150乘車點.主站控制器負責架空乘人裝置的啟動與停車等操作,同時監(jiān)測驅動各分站控制器的狀態(tài),根據監(jiān)測數據和運行控制邏輯,向驅動裝置發(fā)出相應控制信號,并把當前的運行信息通過CAN總線發(fā)送給各個分站控制器。架空乘人裝置被分站控制器劃分成若干運行區(qū)段,各分站控制器負責監(jiān)測其歸屬段的啟動、拉線、故障和閉鎖信號,同時顯示由主站控制器發(fā)送的系統倒計時時間等運行狀態(tài)信息。分站控制器不能直接向驅動裝置發(fā)出控制指令,相應控制信號經編碼后通過CAN總線發(fā)送到主站控制器.然后由主站控制器執(zhí)行相應的控制命令。
乘人裝置機頭、機尾以及中途各乘車點分別裝有紅外線傳感器,然后傳感器分別接入各分站控制器。紅外線傳感器是一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量變化,并將其轉換成電壓信號輸出,然后傳輸到主控制器。當乘車人員通過乘車點時,通過傳感器檢測來實現無人乘坐時,系統自動停車,有人乘車時自動啟動,從而實現無人值守。實現無人值守的啟動模式,運行將以程序內部設定的時間限時運行(此時間根據裝置從機頭運行到機尾的時間設定.再延時30秒鐘后自動停機),啟動后計時器開始計時,當有上人檢測信號時,時間將返回到原來的數值并重新計時,即時間記憶刷新,當剩余時間為0時系統將自動停機。
通過遠程監(jiān)控系統與架空乘人裝置控制系統相結合,實現了架空乘人裝置監(jiān)控和無人值守一體化,通過組建工業(yè)以太網實現通訊功能,采用研華原裝工控機,運用組態(tài)軟件技術平臺來實現設備運轉狀態(tài)的監(jiān)測與控制,提高了煤礦企業(yè)對設備運行狀況的監(jiān)測和對設備的科學管理能力,在煤礦安全生產中有著非常廣闊的應用前景。
[1]陳國華.基于工業(yè)以太網的架空乘人裝置無人值守運行研究[D].電子科技大學碩士論文,成都:電子科技大學,2012.
[2]翟仁羽,鄭紅娟.新型架空乘人裝置的設計與應用[J].煤礦開采,2008,(4):45-47.
[3]顏興亮.井下架空乘人器驅動裝置技術改造[[J].礦山機械,2003(5): 63-64.
[4]陳岐范,王敬冰,王偉.長距離多變坡架空乘人裝置的開發(fā)應用[J].山東煤炭科技,2002,(8):31-32.
馮明倫(1969-),男,河南禹州人,工程師。