基于PLC控制器的礦井副井提升信號系統的設計

　　摘要：礦井副井提升信號系統是副井提升電控系統的重要組成部分，其工作性能的優劣將直接影響到提升機的安全運行，甚至影響到整個煤礦的安全生產。本文以PLC控制器為核心設計了一種礦井副井的提升信號系統，提出了系統設計的框圖和系統實現的功能，并對該系統的工作原理進行了闡述。該系統已在平頂山市部分煤礦初步試用，結果表明：該系統運行正常，性能穩定，信號發送準確，顯示屏顯示可靠，有力地保障了提升安全的可靠性，為煤礦安全生產奠定了堅實的基礎。
　　
　　河南省是一個資源大省，平頂山市的煤炭資源尤為豐富，改造傳統煤炭工業，改變煤炭工業形象，提高企業現代管理水平，提高煤礦安全，從而能在市場競爭中處于優勢地位。計算機控制技術和網絡技術在煤炭行業的應用，改變了煤炭行業的技術和產業結構，提高了煤炭的產量和煤炭生產的安全性，提高了企業的自動化和管理水平。
　　
　　副井提升信號系統是副井提升電控系統的重要組成部分，該系統性能的好壞將直接影響到副井提升機的安全運行。隨著計算機技術和電子元器件的發展，產生了一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置——可編程邏輯控制器。它采用可以編制程序的存儲器，用來存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。由于PLC及其有關的外圍設備易于與工業控制系統形成一個整體、擴展其功能，已成為當今應用場合的工業控制裝置，成為機電控制*的核心控制部件，隨著工業生產自動化程度要求的不斷提高，更加可靠的可編程控制器（PLC）已應用到煤炭行業的
　　
　　各個系統中。本文提出了一種以PLC為核心的礦井副井提升信號系統的設計方案。
　　
　　1、總體設計
　　
　　以PLC為核心的礦井副并提升信號系統設計框圖如圖1所示。本系統主要由PLC控制器、信號輸入、信號輸出、井口信號箱、井底信號箱、絞車房信號箱、保護系統等幾部分組成。　　
　　PLC控制器是整個系統的核心部分。具有功能變化靈活、編程簡單，自動檢測故障點，噪音低，可靠性高，抗*力強，硬件配套齊全，功能完善，適用性強，系統的設計、安裝、調試工作量小，維護方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低等優點。
　　
　　信號輸入主要包含提升機去向、提升機位置、功能信號等部分。其中提升機信號包括提礦、提物、提人、上行、下行等信號。
　　
　　信號輸出主要包含下行音響、顯示信號，上行音響、顯示信號，提物、提礦、提人計數信號和電視顯示器信號等。
　　
　　井口信號箱主要包括各種提升信號的漢字顯示及聲音提示，各種信號的按鈕檢測。完成對本水平各種信號的閉鎖功能及對井下信號的閉鎖功能，同時完成向絞車房發送相應的信號。
　　
　　井底信號箱主要包括各種提升信號的漢字顯示及聲音提示，各種信號的按鈕檢測。完成向井口發相應的信號，同時完成對本水平各種信號的閉鎖功能。
　　
　　絞車房信號箱主要完成井口、井底提升信號的數字和漢字顯示及聲音提示，前一次或前幾次信號的存儲記憶和顯示。完成急停信號對安全回路的閉鎖，換程信號的發出，停車信號的閉鎖等功能。
　　
　　保護系統主要包含故障信號預報、事故停車信號、緊急停車信號等。當提升機控制系統發生故障時由保護系統發送信號到，然后由PLC控制器發出信號到絞車房，并進行相應的操作，對煤礦的安全起到很重要的作用。
　　
　　2、系統分析
　　
　　2．1系統功能
　　
　　設計出的以PLC為核心的礦井副井提升信號系統可以實現以下功能：1）提升信號有數字顯示功能；2）提升指令有漢字顯示功能；3）急停報警功能和急停擴展功能；4）井上下信號必須一致方可開車；5）井下信號只能通過井上信號才能傳至絞車房，不能直接傳至絞車房；6）事故點個停車點，均由井上、下直接傳至絞車房，停止絞車運行；7）實現方向閉鎖功能；8）實現快慢連鎖功能。
　　
　　2．2系統工作原理
　　
　　該系統的工作原理圖如圖2所示，其打點信號的分配見表1。　　
　　系統的工作過程如下：　　
　　提升機到位后，井口電磁傳感器通過信號輸入向PLC控制器傳送1個到位信號。經PLC控制器處理后向絞車房發出操作指令，信號工此時可進行操車作業，打開安全門，落下搖臺，開啟阻車器。發信號順序：下井口→上井口→絞車房。提升機裝載完畢后，解除井口所有閉鎖：關閉安全門，抬起搖臺，關閉前阻車器。
　　
　　1）提升機快上
　　
　　下井口先打點2次，經PLC控制器的作用后輸出，X1動作2次，移位寄存器左移2位，內部繼電器R20接通，X1觸發“Y8”2次，在下井口顯示器上顯示本次信號點數“2”，上井口、下井口電鈴同時打鈴2次；上井口接到打點信號后，開始打點。上井口打點器X3打點“2”，左移指令也向左移2位，Y0接通，電機做“正上”快速運動；同時，由于Y0互鎖，電路Y7接通，紅色指示燈亮。
　　
　　上井口打點時，Y4、Y5、Y6繼電器接通，下井口、上井口、提升機房電鈴晌，響鈴次數與打點數相同，此時Y9接通，觸發上井口顯示電路顯示“2”；當達到井面時，停車開關地X4打點寄存器復位，線圈失電，提升機停車、顯示器復位。
　　
　　2）提升機快下
　　
　　下井口先打點3次，經PLC控制器的作用后，移位寄存器移位至R2，R0～R2接通，R1、R20失電，R21帶電，其相應的觸點動作閉合，上井口、下井口電鈴響，下井顯示“3”。上井聽到指示后開始打點，過程與上相同，提升機開動。
　　
　　3）提升機慢上
　　
　　即正方向開慢車，下井打點“4”為慢車，經PLC控制器處理后在顯示器顯示為“4”，通過R4的互鎖作用，使其余繼電器不工作，通過ZJ3所接外部觸點來轉換電路工作。
　　
　　4）提升機慢下
　　
　　即反方向開慢車，下井打點“4”為慢車，經PLC控制器處理后在顯示器顯示為“4”。通過R4的互鎖作用，使其余繼電器不工作，通過ZJ3所接外部觸點來轉換電路工作。
　　
　　3、結束語
　　
　　該系統設計出之后，已經在平頂山市部分煤礦初步試用，試用以來，系統運行正常，性能穩定，信號發送準確，顯示屏顯示可靠，有力地保障了提升安全的可靠性，為煤礦安全生產奠定了堅實的基礎。