煤礦架空乘人裝置PLC電氣自動控制系統(tǒng)研究

 煤礦活動抱索器架空乘人裝置（以下簡稱乘人裝置）是煤礦井下輔助運輸設(shè)備，主要是運送人員上下斜巷或平巷之用。它主要由驅(qū)動裝置、托繩裝置、乘人器、迂回輪裝置、張緊裝置、安全保護裝置及電控裝置等組成，具有安全保護齊全、運行安全可靠、人員上下方便、無需等待隨到隨行、操作簡單、維修方便、動力消耗小、輸送效率高、一次性投資低等特點，是一種新型的現(xiàn)代化煤礦井下人員輸送設(shè)備。
1 機械部分
1.1 架空乘人裝置是通過電動機帶動減速機構(gòu)上的驅(qū)動輪，摩擦傳動架空線路上的脫、壓繩輪的鋼絲繩，由鋼絲繩帶動其上的吊椅在驅(qū)動輪和尾輪之間作運動。驅(qū)動裝置主要由電動機、減速機、制動器、驅(qū)動輪、機架及電器控制部分所組成；采用SEW減速機，該減速機的特點是：免維護、噪音小、體積小功率大、溫升小、性價比高等。
1.2 架空乘人裝置鋼絲繩選用線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，活動抱索器利用橡膠襯塊與無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）或線路最大坡度沿運載鋼絲繩切線方向的分力三倍；活動抱索器利用利用靜摩擦力的作用，延長了鋼絲繩的使用壽命，與固定抱索器相比，省去了移動抱索器夾的工作；相對更能保證乘坐人員的安全。
2 電氣控制及信號系統(tǒng)
2.1 電控系統(tǒng)可實現(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)，實現(xiàn)可編程控制；啟動前預(yù)警信號、開車、停車按設(shè)定程序自動控制；可實現(xiàn)與外部設(shè)備電氣互鎖；可實現(xiàn)架空乘人裝置沿線拉停車；可實現(xiàn)架空乘人裝置欠速、過速保護；可實現(xiàn)電機失壓、短路、斷相、過載保護；可實現(xiàn)掉繩脫槽保護；可實現(xiàn)重錘落地保護；可實現(xiàn)越站保護；可實現(xiàn)減速機油位極限保護報警；可實現(xiàn)減速機油溫報警；可實現(xiàn)下車點安全語言提示。
2.2 顯示窗功能信號箱觸摸屏顯示“失壓”、“過速保護”、“欠速保護”、“掉繩保護”、“重錘下限”、“全程急停”、“減速機油溫超限”等故障顯示。在操作臺觸摸屏上有“變頻器故障復(fù)位”、“連續(xù)運行”、“間斷運行”、“延時記憶”、“急停/禁啟”、“故障復(fù)位”、“運行/調(diào)試”、“運行速度選擇”、“畫面切換”等十個功能按鈕和開關(guān)。
2.3 三種運行方式，即“連續(xù)”、“間斷”、“調(diào)試”，并在顯示窗上顯示所選。①連續(xù)運行方式。系統(tǒng)在啟動后，將24小時不停地運行，此狀態(tài)適用于人員流動較大的礦井，窗口顯示“連續(xù)運行”，系統(tǒng)運行畫面。如果配置了無人值守功能，當(dāng)有人坐上吊椅時，通過上車站檢測傳感器發(fā)出猴車啟動信號，系統(tǒng)將按正常啟動程序自動啟動猴車，實現(xiàn)無人值守的啟動模式。②斷續(xù)運行方式。此運行方式是一種節(jié)能的運行方式，將以程序內(nèi)部設(shè)定的時間（如10分鐘）限時運行。啟動后計時器開始計時，當(dāng)有上人檢測信號時，時間將返回到原來的數(shù)值并重新計時，即時間記憶刷新，當(dāng)剩余時間為0時系統(tǒng)將自動停機。③調(diào)試/運行。當(dāng)檢測開關(guān)打到調(diào)試狀態(tài)時電控裝置的控制回路就會屏蔽掉安全保護功能，只有架空乘人裝置的沿線急停保護可以正常使用。當(dāng)檢測開關(guān)打到運行狀態(tài)時電控裝置控制回路的各種保護就可以正常使用了。
2.4 停止。在系統(tǒng)運行的任何狀態(tài)下，按下“停止”按鈕，制動電機自動停機制動抱閘，乘人裝置電機自動停止。同時輪邊制動器的油泵和抱閘電磁閥通電啟動，鉗型閘抱閘制動，同時輪邊制動器行程開關(guān)恢復(fù)原狀，為下次啟動運行做準(zhǔn)備。
2.5 急停、禁啟。此按鈕具有電控閉鎖功能，在系統(tǒng)進入待機狀態(tài)時，按下此按鈕后，按鈕自鎖，此時不管是機頭還是機尾的啟動按鈕都將不能啟動系統(tǒng)運行，即系統(tǒng)處于“禁啟”狀態(tài)，同時窗口顯示“急停、禁啟”，將此按鈕往順時針方向旋轉(zhuǎn)，按鈕將自動回位，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，將程控機內(nèi)的故障閉鎖清除，系統(tǒng)回到待機狀態(tài)。
3 安全保護
3.1 機頭、機尾設(shè)置了靜態(tài)上下車裝置，乘車人員在吊椅處于靜態(tài)的狀態(tài)下乘坐，通過檢測系統(tǒng)控制乘坐人員的乘人間距，乘人間距達(dá)到15米后，檢測裝置提示燈亮后，乘坐人員按下開關(guān)按鈕，利用人體的重力作用帶動活動抱索器上的滑輪在吊椅存儲裝置中自動滑入正在運轉(zhuǎn)的鋼絲繩上；乘車人員到達(dá)機尾后，吊椅在鋼絲繩慣性力的帶動下進入靜態(tài)下車裝置，利用活動抱索器的滑輪人員進入吊椅存儲裝置；乘坐人員在吊椅處于靜止的狀態(tài)下乘坐，從而保證了乘車人員的安全。
3.2 過速、欠速保護由GSH1500轉(zhuǎn)速傳感器和支架組成，當(dāng)系統(tǒng)運行中速度傳感器檢測到的運行速度低于設(shè)定速度的20%時或超過設(shè)定的速度的10%時，控制系統(tǒng)接受信號，自動將控制系統(tǒng)停止運行，并發(fā)出故障報警聲，同時顯示窗口顯示相應(yīng)的“欠速保護”或“過速保護”，從而避免飛車時對乘坐人員造成的傷害和打滑時對設(shè)備造成的損壞。
3.3 重錘下限位保護由GEJ30型礦用本安跑偏開關(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而下降，下降的重錘牽引？準(zhǔn)3mm的塑套鋼絲繩，拉動GEJ30型礦用本安跑偏開關(guān)，使GEJ30型礦用本安跑偏開關(guān)的觸電閉合，給控制系統(tǒng)一個限位信號，控制系統(tǒng)將會自動停止運行，并發(fā)出故障報警。同時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張緊力而打滑的現(xiàn)象。
3.4 上變坡點掉繩保護由礦用本安型跑偏開關(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調(diào)整時，都會導(dǎo)致牽引鋼絲繩從托繩輪上往下掉落，此時，安裝在上變坡點的捕繩器會自動捕繩，從而避免了牽引鋼絲繩的脫落而造成的人身傷害，同時掉繩保護開關(guān)給控制系統(tǒng)一個信號，乘人裝置自動停機。
3.5 全程急停保護由GEJ30本安型跑偏開關(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；緊急停車的開關(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)，在沿線的任意一個地方只要拉動該鋼絲繩，相應(yīng)最近的急停拉線開關(guān)將給系統(tǒng)一個急停信號，控制系統(tǒng)將自動停止運行，并發(fā)出故障報警，同時顯示窗將顯示“多少號急?！?。
4 結(jié)束語
煤礦架空乘人裝置以PLC編程自控為核心，實現(xiàn)了簡化操作，自動化控制程度高，具有延時自動停車等功能，節(jié)約了電能減少了設(shè)備磨損，延長使用壽命，降低設(shè)備運行成本，提高了經(jīng)濟效益。