煤矿架空乘人装置PLC电气自动控制系统功能分析与设计

煤矿架空乘人装置PLC电气自动控制系统功能分析与设计

管生豹1     徐智桂2

河南能源鹤煤六矿 河南省  鹤壁市 458000

摘要：随着我国煤矿事业的飞速发展对其运行效率也提出更高要求，因此要不断汲取技术与管理工作的创新。架空乘人装置属于重要的人员辅助运输设备，近年来受到了矿山企业的普遍重视，也是矿井现代化建设的重要指标内容，对其进行研究具有一定现实意义。本文结合可编程控制器技术（PLC），进行了煤矿架空乘人装置PLC电气自动控制系统设计与程序设计，并取得了一定研究成果，希望本文的研究内容能够为煤矿架空乘人装置系统设计提供一定理论支持。

关键词：架空乘人装置；PLC技术；电气自动控制系统；集中控制

引言

随着煤矿规模及智能化程度不断提高，井下运输线路及中间环节不断延长和增多，作为适用于长线路、多环节的井下人员辅助运输设备，架空乘人装置已在国内煤矿得到广泛使用。目前，井下架空乘人装置虽已基本实现数字化控制，但设备运行期间仍需依靠人工进行控制与监视，不仅费时费力，而且设备运行效率及安全性无法得到保障。因此，采用先进的智能控制技术及网络通信技术建立网络化远程监控及故障预警系统，实现架空乘人设备的无人值守运行及自动化控制，对于提高煤矿运输安全性及效率，进而提高煤矿整体经济效益具有重要意义。

1架空乘人装置基本结构

架空乘人装置又称为“矿用缆车”，在井下运行现场，架空乘人装置采用可编程控制器控制，系统具备较高灵活性，同时又具备投资小、操作简单、运载量大等优点。主要由张紧装置、尾轮、乘人装置、钢绳、托绳装置、驱动装置及相应电控系统等部分组成，架空乘人装置是通过电动机及减速器产生动力带动驱动轮，借助钢绳与驱动轮间的摩擦力实现传动，使钢绳带动固定在上面的乘人装置做往返运动，达到运送人员的目的。装置的启停、调速及各类保护功能均依靠电控系统完成，因此电控系统的自动化程度直接决定了装置的运行效率与可靠性。

2架空乘人装置自动控制系统工作原理

用于牵引的钢丝绳设置于驱动轮、压绳轮以及迂回轮之上，利用带重锤保护的张紧小车拉紧，并由驱动电机带动驱动轮及牵引钢丝绳运行，乘人座椅随钢丝上上行或下行，从而达到输送人员的目的。架空乘人装置电控系统主要有上位机、PLC、触摸屏、速度传感器、越位传感器和拉线急停等组成。当PLC收到开车信号（开车信号来源于地面控制中心发出启动运行信号）后，在架空人车机头和机尾处由可编程控制器发出语音预警提示，预警10秒钟后，架空乘人装置集控系统发出打开制动闸的信号，安全闸随后启动变频器，系统在上位机发出停车信号、机头机尾开车按钮信号后停车，先关闭变频器，同时语音报警，随后在关闭制动闸和安全闸。

3矿用井下架空乘人装置在煤矿中的发展方向

（1）安全性能的进一步提升。安全性能一直是矿用井下架空乘人装置发展的重点方向，研究人员将继续加强对该装置安全性能的设计和研发，以提升其在特定情况下的自主避险能力。（2）智能化发展。随着科技不断发展，矿用井下架空乘人装置在智能化方面也有巨大发展潜力。研究人员将加强对该装置的自动化和智能化设计，提高其可靠性、安全性和效率。（3）能源的优化利用。能源是矿用井下架空乘人装置最重要的部分，未来发展也将主要集中在提高能源利用效率和降低能源消耗方面。例如，采用新型能源、新材料、新技术实现设备的高效运行。

4煤矿架空乘人装置PLC电气自动控制系统功能分析与设计

4.1运行条件

第一，在乘人装置乘人间距自动控制装置附近严禁停放车辆以及存放易燃易爆物品，首先确保该装置能够处于安全的环境中。第二，煤矿应该制定一套规范、完整的制度，指派专人为工作人员讲解使用该装置的方法，使每个工作人员按照要求使用，对于不按规则使用装置的工作人员应给予警告，严重者给予相应惩罚或处分。第三，给工作人员进行分组，并安排组长对每组成员进行监督和管理，以组为单位有序使用乘人装置，不得随意更改组别，更不得在架空乘人装置运作途中随意走动，确保良好的乘车秩序，营造和谐的工作氛围。第四，安排设备检查人员每日对装置进行检查与维护，一旦发现设备存在问题要及时修理以免酿成重大事故。第五，在该装置的工作现场设置电子屏幕进行安全警示，提醒工作人员需要注意的问题。

4.2系统运行测试

为验证架空乘人监控系统的运行可靠性及应用效果，本文从系统现场运行保护功能是否可靠、系统运行数据采集是否实时准确、网络通信是否快速稳定等方面测试系统的功能及性能。系统运行测试初始设定最长运输时间为500s，到达500s后系统默认运输线路上已无人乘坐并自动停车，系统故障油温阈值设定为50℃，运行速度范围设定为1.5-2.5m/s，超限时触发超速或欠速保护报警停车，系统控制模式设定为自动。系统运行后，可通过远程上位机实时查看架空乘人装置电机电压电流、速度、油温、油位等运行参数，各项故障保护功能正常运行，经长时间运行系统显示正常，网络传输可靠。

4.3架空乘人装置的系统设计

一方面，设计安全保护监控系统整体结构，如图1所示，该系统包括四个部分，主要分为现场仪表、设备层、控制层和管理层，其中现场仪表包括速度传感器、霍尔传感器和信号检测，主要是对装置的运行状况进行实时监测，能够及时地发现问题；而设备层主要是机械部分，主要由电机、滚筒和制动油站组成；在控制层，主要由变频器和控制器组成，其功能是对架空乘人装置进行控制；最后管理层中包括操作台，作为装置的总控制，本系统由操作台、控制面板等构成，可实现对架空乘人装置的设定与控制。在各层次上，各有不同的作用，形成了一个完整的安全监控体系。另一方面，设计了一个安全保护监控系统，该系统是一个软件程序。在系统开始运行之后，首先会对系统进行初始化，以确定各功能是否正常，然后由工作人员选择是否进行远程自动控制。在装置的前面和后面装有红外传感器，可以识别工作人员的出入。当无人时，安全保护监控系统将处于待机状态，以节省能源；当发现有人进入到操作间时，PLC会发出启动指令，让设备运行。基于此，本系统还可以对工作人员的出入量进行统计。当多人同时搭乘时，系统会自动统计人数，当最后一人上车，系统就会自动启动；同样，在停车时，当最后一位员工下车时，控制系统会判断各类保护是否动作、运行时间是否结束，最后对停车、延迟报警、远程控制是否正常进行判断。

4.4推广节能技术应用

政府及相关管理部门对于生态环境重视程度的不断增加，推动各行各业实现节能化发展步伐的日益加快。煤矿开采行业作为高耗能产业，不仅在开采过程中会对生态环境产生较为不利的影响，还会由于大量机械设备的应用产生能源消耗。这就要求相关设备生产商不断引进先进的节能技术，结合自身设备使用性能进行优化与完善，降低能耗水平，为煤矿行业的节能发展奠定良好的基础。同时，煤矿企业也应加大先进设备的引进，更好的保障工作人员人身安全的同时，提高生产效率。

结语

综上所述，结合可编程控制器技术及煤矿架空乘人装置的实际需求，从启停车模块、系统保护模块两方面进行了具体软件与程序设计，相关单位在进行架空乘人装置设计时，可以适当参考本文的研究内容，相信能够在一定程度上提升自身软件设计水平，进而满足编程控制需要。

参考文献

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[3]曾宏纲.关于煤矿架空乘人装置中的问题及解决方法探究[J].矿业装备,2023(5):174-176.