PLC控制在礦井提升機(jī)打點信號系統(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)場中提升機(jī)工作要求，進(jìn)行提升機(jī)打點信號系統(tǒng)的設(shè)計。系統(tǒng)具有打點信號數(shù)字及漢字同步顯示、記憶功能，語音通訊功能及適應(yīng)生產(chǎn)的控制信號安全閉鎖功能，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)運行可靠、性能穩(wěn)定，符合煤礦安全生產(chǎn)的需要。本文重點介紹系統(tǒng)構(gòu)成及功能。

早期礦井提升機(jī)打點信號系統(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)場編程，很容易解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問題，誤動作率低，操作簡單，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)絞車房

絞車房基本配置：48點晶體管型PLC、繼電器擴(kuò)展模塊、控制按鈕、語音通訊模塊、報警電路、LED點陣顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊、普通電源等。

2)上井口

上井口車場基本配置：32點繼電器型PLC、語音通訊模塊、控制按鈕、報警電路、LED點陣顯示模塊、數(shù)碼管顯示模塊、防爆型電源等。

3)下井口

下井口車場基本配置32點繼電器型PLC、語音通訊模塊、控制按鈕、報警電路、LED點陣顯示模塊、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PLC之間的信息交流都是通過MODBUS 485通訊方式來完成。例如井底發(fā)出開車信號后，通過485通訊先由井口接收到，井口確認(rèn)井底信號后，發(fā)出與井底相同信號，在確認(rèn)兩個信號相同后，才能通過485通訊將開車信號送到車房。停車、急停、檢修、水平信號都可以直接發(fā)往絞車房。

2)通訊電纜可選用5芯阻燃式鎧裝控制電纜

1.3 打點信號數(shù)碼管顯示模塊

絞車房、上下井口車場打點信號數(shù)字顯示均采用74LS247驅(qū)動共陽極數(shù)碼管。大小分別為車房內(nèi)為5寸數(shù)碼管、上下井口車場內(nèi)為3寸數(shù)碼管。打點信號數(shù)碼管顯示電路如圖2所示：其中1號數(shù)碼管點亮?xí)r發(fā)紅光用于顯示當(dāng)前打點信號;2號數(shù)碼管點亮?xí)r發(fā)藍(lán)光用于顯示存儲提升打點信號。

1.4 語音通訊模塊

模塊中送話器采用雙線駐極體話筒;喇叭采用型號為YH5—8A簡揚聲器;打點音響頻率為1 000 Hz左右。語音通訊模塊模擬圖如圖3所示。

2 系統(tǒng)功能

2.1 絞車房顯示功能

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

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

3)提升信號調(diào)用顯示功能：能對最近10次提升信號進(jìn)行存儲并循環(huán)調(diào)用顯示;

4)顯示信號回路接通功能。

2.2 上、下井口車場顯示功能

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

2)下井口發(fā)來的提升信號的數(shù)碼顯示;

3)本位發(fā)出的提升信號數(shù)碼顯示。

2.3 絞車房控制功能

1)無論是上井口還是下井口發(fā)出的“急停”信號，直接送車房顯示“急”。且有喇叭長鳴報警，同時閉鎖其它信號;

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

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

4)由上井口車場發(fā)出“一水平”、“二水平”信號后，在車房內(nèi)顯示“一水平”、“二水平”;

5)必須在上井口與下井口車場發(fā)出相同的打點信號時才能顯示在車房控制箱上，并伴有相應(yīng)數(shù)字音響，否則無輸出信號;

6)若打點信號“2、3、4、5”未送到車房，絞車房不能開車(車房有一個繼電器串入安全回路)。

2.4 上、下井口車場控制功能

1)上井口車場PLC負(fù)責(zé)與下井口車場和車房信號聯(lián)絡(luò)。

當(dāng)井底做好開車準(zhǔn)備時，下井口發(fā)出開車信號輸送到上井口，告之已具備開車條件。同時也送入到絞車房，參與車房信號邏輯控制;當(dāng)然上井口也可向下井口發(fā)出詢問信號進(jìn)行要“點”，說明井口可以準(zhǔn)備開車;

2)下井口車場發(fā)出的打點信號在上井口車場顯示，且上、下井口車場發(fā)出的打點信號相同時才能輸出到絞車房;

3)“急停、停車、檢修”按鈕按下時全線都顯示;

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

2.5 閉鎖功能

1)信號與絞車控制回路閉鎖：只有絞車房接到上井口發(fā)來的提升信號，絞車房可開車;

2)信號與安全回路閉鎖：當(dāng)絞車房收到上、下井口信號發(fā)來的“急停”信號，絞車安全回路跳閘;

3)信號有轉(zhuǎn)發(fā)閉鎖：上井口只有受到下井口發(fā)來的信號時，才能向車房發(fā)出信號，并只能轉(zhuǎn)發(fā)與下井口相同的信號[5];

4)開車信號閉鎖：當(dāng)發(fā)出信號后，只有清除當(dāng)前信號后，才能發(fā)出其它信號;

5)上、下井口車場發(fā)出的“停車”信號可直接發(fā)往絞車房，不受信號本身閉鎖的限制;

6)上、下井口車場發(fā)出的“急停”信號可直接發(fā)往絞車房，不受其他任何信號的限制;

7)上、下井口車場發(fā)出“急停”信號后，其它信號均不能再發(fā)出，包括開車信號和檢修信號;

8)檢修信號發(fā)出后，開車信號不能發(fā)出;

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

3 結(jié)束語

系統(tǒng)中上、下井口車場、絞車房控制器采用三菱公司的FX2N系列PLC，它們之間運用MODBUS 485通訊方式，大大提高了信號的傳輸距離，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，簡化了PLC的外圍電路，減小了故障點，降低維護(hù)難度，同時也節(jié)約成本。提升機(jī)打點信號顯示采用數(shù)字及漢字同步顯示，這方便工作人員進(jìn)行判斷信號，避免因疏忽造成誤動作。同時打點信號顯示中還增加了存儲功能，工作人員可以調(diào)用顯示最近10次的信號操作，便于故障查詢?？傊?，本系統(tǒng)設(shè)計具有強(qiáng)大的信號控制和閉鎖功能，滿足礦井提升機(jī)工作系統(tǒng)的安全需要。系統(tǒng)試用以來結(jié)果表明：系統(tǒng)運行可靠、性能穩(wěn)定，為煤礦安全生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。同時在運行中發(fā)現(xiàn)，礦井提升機(jī)工作系統(tǒng)還存在一個重要數(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)，今后打點信號顯示中可以增加提升鉤數(shù)顯示功能。