PLC控制在礦井提升機(jī)打點(diǎn)信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：本系統(tǒng)以三菱FX2N系列PLC為主控制器，根據(jù)礦井現(xiàn)場(chǎng)中提升機(jī)工作要求，進(jìn)行提升機(jī)打點(diǎn)信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)具有打點(diǎn)信號(hào)數(shù)字及漢字同步顯示、記憶功能，語(yǔ)音通訊功能及適應(yīng)生產(chǎn)的控制信號(hào)安全閉鎖功能，這大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的智能化程度和安全性。本系統(tǒng)已初步試用，結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定，符合煤礦安全生產(chǎn)的需要。本文重點(diǎn)介紹系統(tǒng)構(gòu)成及功能。

早期礦井提升機(jī)打點(diǎn)信號(hào)系統(tǒng)控制以集成電路或單片機(jī)居多，與PLC可編程控制器相比，前者維護(hù)、使用比較復(fù)雜，故障率較高，性能不穩(wěn)定，容易發(fā)生誤動(dòng)作。本系統(tǒng)以PLC控制器為核心，采用LED屏同步模擬顯示，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程，很容易解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，誤動(dòng)作率低，操作簡(jiǎn)單，極大的提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性。

1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)控制主要分為3大部分：絞車(chē)房、上井口、下井口。三部分控制器均采用三菱公司FX2N系列PLC。

1.1 主要部分基本配置

1)絞車(chē)房

絞車(chē)房基本配置：48點(diǎn)晶體管型PLC、繼電器擴(kuò)展模塊、控制按鈕、語(yǔ)音通訊模塊、報(bào)警電路、LED點(diǎn)陣顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊、普通電源等。

2)上井口

上井口車(chē)場(chǎng)基本配置：32點(diǎn)繼電器型PLC、語(yǔ)音通訊模塊、控制按鈕、報(bào)警電路、LED點(diǎn)陣顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊、防爆型電源等。

3)下井口

下井口車(chē)場(chǎng)基本配置32點(diǎn)繼電器型PLC、語(yǔ)音通訊模塊、控制按鈕、報(bào)警電路、LED點(diǎn)陣顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊、防爆型電源等。

1.2 PLC之間的通訊

1)3個(gè)PLC之間的信息交流都是通過(guò)MODBUS 485通訊方式來(lái)完成。例如井底發(fā)出開(kāi)車(chē)信號(hào)后，通過(guò)485通訊先由井口接收到，井口確認(rèn)井底信號(hào)后，發(fā)出與井底相同信號(hào)，在確認(rèn)兩個(gè)信號(hào)相同后，才能通過(guò)485通訊將開(kāi)車(chē)信號(hào)送到車(chē)房。停車(chē)、急停、檢修、水平信號(hào)都可以直接發(fā)往絞車(chē)房。

2)通訊電纜可選用5芯阻燃式鎧裝控制電纜

1.3 打點(diǎn)信號(hào)數(shù)碼管顯示模塊

絞車(chē)房、上下井口車(chē)場(chǎng)打點(diǎn)信號(hào)數(shù)字顯示均采用74LS247驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管。大小分別為車(chē)房?jī)?nèi)為5寸數(shù)碼管、上下井口車(chē)場(chǎng)內(nèi)為3寸數(shù)碼管。打點(diǎn)信號(hào)數(shù)碼管顯示電路如圖2所示：其中1號(hào)數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r發(fā)紅光用于顯示當(dāng)前打點(diǎn)信號(hào);2號(hào)數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r發(fā)藍(lán)光用于顯示存儲(chǔ)提升打點(diǎn)信號(hào)。

1.4 語(yǔ)音通訊模塊

模塊中送話(huà)器采用雙線(xiàn)駐極體話(huà)筒;喇叭采用型號(hào)為YH5—8A簡(jiǎn)揚(yáng)聲器;打點(diǎn)音響頻率為1 000 Hz左右。語(yǔ)音通訊模塊模擬圖如圖3所示。

2 系統(tǒng)功能

2.1 絞車(chē)房顯示功能

1)提升打點(diǎn)信號(hào)數(shù)碼顯示：1點(diǎn)-停車(chē)、2點(diǎn)-快上、3點(diǎn)-快下、4點(diǎn)-慢上、5點(diǎn)-慢下;

2)提升類(lèi)別漢字顯示：“檢”、“急”、“快上”、“快下”、“慢上”、“慢下”、 “一水平”、“二水平”;

3)提升信號(hào)調(diào)用顯示功能：能對(duì)最近10次提升信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)并循環(huán)調(diào)用顯示;

4)顯示信號(hào)回路接通功能。

2.2 上、下井口車(chē)場(chǎng)顯示功能

1)提升類(lèi)別漢字顯示：“檢”、“急”、“快上”、“快下”、“慢上”、“慢下”、 “一水平”、“二水平”;

2)下井口發(fā)來(lái)的提升信號(hào)的數(shù)碼顯示;

3)本位發(fā)出的提升信號(hào)數(shù)碼顯示。

2.3 絞車(chē)房控制功能

1)無(wú)論是上井口還是下井口發(fā)出的“急停”信號(hào)，直接送車(chē)房顯示“急”。且有喇叭長(zhǎng)鳴報(bào)警，同時(shí)閉鎖其它信號(hào);

2)無(wú)論是上井口還是下井口發(fā)出的“停車(chē)”信號(hào)，直接送到車(chē)房顯示“1”且有喇叭一聲響;

3)無(wú)論是上井口還是下井口發(fā)出的“檢修”信號(hào)，直接送到車(chē)房顯示“檢”，閉鎖其它信號(hào);。

4)由上井口車(chē)場(chǎng)發(fā)出“一水平”、“二水平”信號(hào)后，在車(chē)房?jī)?nèi)顯示“一水平”、“二水平”;

5)必須在上井口與下井口車(chē)場(chǎng)發(fā)出相同的打點(diǎn)信號(hào)時(shí)才能顯示在車(chē)房控制箱上，并伴有相應(yīng)數(shù)字音響，否則無(wú)輸出信號(hào);

6)若打點(diǎn)信號(hào)“2、3、4、5”未送到車(chē)房，絞車(chē)房不能開(kāi)車(chē)(車(chē)房有一個(gè)繼電器串入安全回路)。

2.4 上、下井口車(chē)場(chǎng)控制功能

1)上井口車(chē)場(chǎng)PLC負(fù)責(zé)與下井口車(chē)場(chǎng)和車(chē)房信號(hào)聯(lián)絡(luò)。

當(dāng)井底做好開(kāi)車(chē)準(zhǔn)備時(shí)，下井口發(fā)出開(kāi)車(chē)信號(hào)輸送到上井口，告之已具備開(kāi)車(chē)條件。同時(shí)也送入到絞車(chē)房，參與車(chē)房信號(hào)邏輯控制;當(dāng)然上井口也可向下井口發(fā)出詢(xún)問(wèn)信號(hào)進(jìn)行要“點(diǎn)”，說(shuō)明井口可以準(zhǔn)備開(kāi)車(chē);

2)下井口車(chē)場(chǎng)發(fā)出的打點(diǎn)信號(hào)在上井口車(chē)場(chǎng)顯示，且上、下井口車(chē)場(chǎng)發(fā)出的打點(diǎn)信號(hào)相同時(shí)才能輸出到絞車(chē)房;

3)“急停、停車(chē)、檢修”按鈕按下時(shí)全線(xiàn)都顯示;

4)上井口發(fā)出水平信號(hào)，各個(gè)水平信號(hào)之間相互互鎖，如： “一水平信號(hào)”發(fā)出后只能執(zhí)行“一水平”信號(hào)的控制，全線(xiàn)顯示“一水平”。

2.5 閉鎖功能

1)信號(hào)與絞車(chē)控制回路閉鎖：只有絞車(chē)房接到上井口發(fā)來(lái)的提升信號(hào)，絞車(chē)房可開(kāi)車(chē);

2)信號(hào)與安全回路閉鎖：當(dāng)絞車(chē)房收到上、下井口信號(hào)發(fā)來(lái)的“急停”信號(hào)，絞車(chē)安全回路跳閘;

3)信號(hào)有轉(zhuǎn)發(fā)閉鎖：上井口只有受到下井口發(fā)來(lái)的信號(hào)時(shí)，才能向車(chē)房發(fā)出信號(hào)，并只能轉(zhuǎn)發(fā)與下井口相同的信號(hào)[5];

4)開(kāi)車(chē)信號(hào)閉鎖：當(dāng)發(fā)出信號(hào)后，只有清除當(dāng)前信號(hào)后，才能發(fā)出其它信號(hào);

5)上、下井口車(chē)場(chǎng)發(fā)出的“停車(chē)”信號(hào)可直接發(fā)往絞車(chē)房，不受信號(hào)本身閉鎖的限制;

6)上、下井口車(chē)場(chǎng)發(fā)出的“急停”信號(hào)可直接發(fā)往絞車(chē)房，不受其他任何信號(hào)的限制;

7)上、下井口車(chē)場(chǎng)發(fā)出“急停”信號(hào)后，其它信號(hào)均不能再發(fā)出，包括開(kāi)車(chē)信號(hào)和檢修信號(hào);

8)檢修信號(hào)發(fā)出后，開(kāi)車(chē)信號(hào)不能發(fā)出;

9)在語(yǔ)音通訊功能中，下井口只對(duì)上井口，上井口既與下井口也可與車(chē)房進(jìn)行通訊，但車(chē)房只可與上井口進(jìn)行通訊。

3 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)中上、下井口車(chē)場(chǎng)、絞車(chē)房控制器采用三菱公司的FX2N系列PLC，它們之間運(yùn)用MODBUS 485通訊方式，大大提高了信號(hào)的傳輸距離，符合井下通訊需要。而且通訊電纜選用5芯阻燃式鎧裝控制電纜，簡(jiǎn)化了PLC的外圍電路，減小了故障點(diǎn)，降低維護(hù)難度，同時(shí)也節(jié)約成本。提升機(jī)打點(diǎn)信號(hào)顯示采用數(shù)字及漢字同步顯示，這方便工作人員進(jìn)行判斷信號(hào)，避免因疏忽造成誤動(dòng)作。同時(shí)打點(diǎn)信號(hào)顯示中還增加了存儲(chǔ)功能，工作人員可以調(diào)用顯示最近10次的信號(hào)操作，便于故障查詢(xún)?？傊?，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有強(qiáng)大的信號(hào)控制和閉鎖功能，滿(mǎn)足礦井提升機(jī)工作系統(tǒng)的安全需要。系統(tǒng)試用以來(lái)結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定，為煤礦安全生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，礦井提升機(jī)工作系統(tǒng)還存在一個(gè)重要數(shù)據(jù)——提升機(jī)提升鉤數(shù)，它是反映礦井中工作人員單班提升量的重要數(shù)據(jù)。為了更科學(xué)的適應(yīng)礦井生產(chǎn)，今后打點(diǎn)信號(hào)顯示中可以增加提升鉤數(shù)顯示功能。