摘要：煤矿架空乘人装置应用PLC电气自动控制系统后，能够实现对装置的自动化控制，减少对人力资源的需求，降低了操作难度。应用PLC电气自动控制系统，煤矿架空乘人装置还能够延时自动停车，大大降低了对电能的需求，也降低了设备磨损率，有效提高了装置的使用期限，降低设备成本，因此进一步加强对其的研究非常有必要。随着科技的迅速发展，将会出现更优良的控制系统，使得架空乘人装置运行更加安全，功能更强大、维护更轻松，为煤矿的发展做出更多的贡献。基于此本文分析了PLC在煤煤矿下架空乘人装置自动化控制中的应用。
关键词：PLC；煤煤矿下；架空乘人装置自动化；应用
1、煤矿架空乘人装置
煤矿架空乘人装置，是煤矿辅助运输设备，主要作用是运送人员上下斜井或平巷。它主要由驱动装置、托绳装置、乘人器、尾轮装置、张紧装置、安全保护装置及电控装置等组成。具有安全保护齐全、运行安全可靠、人员上下方便、无需等待随到随行、操作简单、维修方便、动力消耗小、输送效率高、一次性投资低等特点，是一种安全、经济、便捷的煤矿人员输送的新型设备。
煤矿架空乘人装置在机械里属于辅助运输设备，但是对于矿下人员来说，却是非常关键的设备。煤矿架空乘人装置按照抱索器型式分为固定抱索器架空乘人装置、活动抱索器架空乘人装置、大坡度可摘挂抱索器架空乘人装置、单向活动抱索器架空乘人装置、单向大坡度可摘挂抱索器架空乘人装置、单向固定抱索器架空乘人装置等。随着对安全要求的提高，减轻煤矿下人员的劳动强度，提高工作效率，近几年在煤矿的应用逐步得到推广。煤矿架空乘人装置可以降低矿工劳动强度，改善企业安全生产条件，确保煤矿企业的安全生产。随着科学技术的迅速发展，引进可编程控制系统，取代了由各分立的动力开关和控制单元组合而成的落后的控制系统。由于具有较强的逻辑控制功能和计算能力，使架空乘人装置控制系统适用范围由单一巷道拓展为混合巷道、混合交叉巷道等特殊工况条件的乘人装置控制，具有结构简单，安装方便，易于操作和维护的特点，大大提高了系统运行的安全性和可靠性，形成了功能完备的煤煤矿下架空乘人装置安全控制系统。
2、PLC的架空乘人装置自动控制系统在煤矿的应用
某煤煤矿下共安设有三部架空乘人装置，分别位于行人斜井、西翼皮带巷、一采区行人上山。为了实现架空乘人装置安全高效运行，降低设备运行成本，该矿在原有架空乘人装置基础上安装了以三菱PLC为核心的自动控制系统，同时应用上机位技术实现了远程监控，完成了煤矿架空乘人装置自动化升级改造。
2.1、架空乘人装置自动控制系统
该架空乘人装置自动控制系统主要由PLC控制站、本安操作台、传感器、电气开关及语音报警设备等构成。在架空乘人装置的机头处放置三菱PLC控制站、操作台及电气开关。PLC控制台为整个系统的核心，控制系统运行。本安操作台能够对乘人装置进行启动、急停、停止等操作。通过在机头、机尾绳索、托轮架处安装远红外传感器和其他传感器，系统可以自动监测乘人和设备运行状态。
煤矿架空乘人装置系统升级改造所用设备如表1所示。
表1南关煤矿架空乘人装置系统升级改造所用设备
2.2、架空乘人装置自动控制系统的功能
2.2.1、自动启停车功能
在井下乘车点和下车点安装红外传感器，用于检测行人，从而实现架空乘人装置自动启停功能。当红外传感器检测到乘人时，立即向PLC发出上人信号，PLC系统输出开车信号，启动架空乘人装置电机。同时PLC启动延时程序，系统延时1min。
以该煤矿一采区行人上山为例，行人上山总长度为520m，设置运行速度为0．8m/s，则一采区行人上山总运输时间为约10min50s。因此设置一采区行人上山乘人装置运输时间为10min50s，延时1min后，系统运行时间为11min50s。当机头或机尾有多人乘车时，红外检测装置持续向PLC处理器发出上人信号，PLC系统持续更新运行时间，直到最后一位乘人上车。然后乘人装置按照预先设置的运行时间，将人员运输到目的地。
2.2.2、保护功能
（1）开关型保护。开关型保护包括：掉绳保护、全巷道急停拉线保护、机头和机尾保护、重锤下限位保护等，其保护功能实现很简单，当保护开关一动作就给PLC的输入端一个信号，PLC控制乘人装置电机停止运行，并给报警喇叭电压信号，发出报警声。（2）传感器型保护。电机、减速机的温度保护以及电机、减速机的电流和电压保护，是将传感器感应的信号经过PLC功能模块（A/D模拟量输入模块）转换成数字信号输入到PLC的处理器中。经运算处理后，如果输入值超过上限值或低于下限值时，输出报警信号，并使架空乘人装置电机停止运行。
2.2.3、远程监控和监视功能
该煤煤矿下三部乘人装置控制器为下位机，地面工控机为上位机，井下各控制器与上位机通过F_－485－BD通讯卡实现信息传输。上位机通过组态王6．55编程软件可以在地面通讯中心实时监控架空乘人装置的运行状况。通过在机头、机尾安装摄像装置，显示器可以实时显示井下架空乘人装置运行画面。通过编程软件也可以对架空乘人装置进行启动、停止、故障复位、运行参数设置等操作。
3、安全保护
3.1、机头、机尾越位保护
机头、机尾越位保护当中，主要包括矿用本质安全型堆煤传感器以及吊架两个部分。当乘坐吊椅进入到机头或机尾的禁止越位点部位时，越位保护装置就会给控制系统传递越位信号，当控制系统接收到信号之后就会及时停机并发出故障报警信号。与此同时，窗口会显示“机头越位”或“机尾越位”字样，避免矿工在越位中受到安全威胁。如果想要进行机头、机尾复位，则需要人工启动复位系统，从而实现控制系统的重新启动。
3.2、过速、欠速保护
过速、欠速保护当中，主要包括了转速传感器和支架两个部分，在实际的控制系统运行过程当中，如果速度传感器检测到运行速度低于或者高于设定速度的20%后，就会给控制系统传输信号，使控制系统及时停止运行，并发出故障报警信号。与此同时，窗口会显示“欠速保护”或“过速保护”字样，避免了对乘车人员造成人身伤害或由于打滑造成的设备损坏。
3.3、重锤下限位保护
重锤下限位保护当中，主要包括矿用堆煤传感器和吊架两个部分，如果由于牵引钢丝绳的伸长而导致重锤下降到距离地面200mm时，限位保护装置就会给控制系统传递限位信号，当控制系统接收到限位信号之后就会自动停机，同时发出故障报警信号，窗口会显示“重锤下限位”字样，从而有效避免因为重锤落地而引起牵引钢丝绳无张紧力，进而出现打滑的现象。
总之，PLC控制系统由于其可编程性较强，被广泛运用，煤矿架空乘人装置也利用PLC电气自动控制系统可以依据巷道的实际情况对程序进行设计，从而更好地服务运输，有效地保证安全运输，因此进一步加强对其的研究非常有必要。
参考文献：
[1]高俊峰，雷天华，金敏.基于S7-1200PLC的煤矿架空乘人装置自动控制系统[J].煤矿机械，2014，35（11）：224-226.
[2]张传晖.煤矿架空乘人装置的系统研究[D].山东科技大学，2010.
论文作者:穆双红
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：装置论文; 煤矿论文; 控制系统论文; 机尾论文; 机头论文; 信号论文; 传感器论文; 《电力设备》2017年第23期论文;