架空乘人装置无人值守系统

【摘 要】架空乘人装置具有快速、安全、高效的运输特点,在井下辅助运输中得到快速的发展,成为井下人员运输的主要方式.本文较为详尽的论述了河南能源永锦一矿架空乘人无人值守系统的特点和功能,以期能为其他企业类选型和应用提供参考.

【关 键 词】架空乘人装置无人值守集中控制

架空乘人装置是近年来在煤碳行业推行的一种新的人员运输形式[1-3],该装置因其快速、安全、高效在煤矿井下辅助运输系统中得到了快速的发展,已逐渐成为井下人员运输的主要工具[4-5].河南能源永锦一矿,从2012年初到2013年底两年内开掘了两条行人斜巷,采用RJY-55型和RJY-37型两部斜巷乘人装置运送人员,随着两部架空乘人装置的运行,永锦一矿彻底淘汰了斜巷人车,给生产带来了极大的便利,但由于系统采用人工操作,自动化程度很低,在使用中暴露出了诸多问题,为此,永锦一矿与株洲天成公司合作,共同开发出一种稳定、可靠、保护齐全、功能强大、技术先进的自动控制和监控系统.本文对该系统的特点和功能进行了系统的论述,以期为其他企业选型和应用提供参考.

1问题的提出

2013版《煤矿安全规程》第365条规定：人员上下的主要倾斜井巷,垂深超过50m,应使用机械运送人员.目前我国煤矿提升运送人员广泛采用斜巷人车和斜巷架空乘人装置,而架空乘人装置因其快速、安全、高效的运输特点,在井下辅助运输系统中得到了快速普及,将逐步替代斜井人车,成为井下人员运输的主流.河南能源永锦一矿,推广应用新设备新技术,淘汰落后设备,从2012年初至2013年底两年内安装使用由湘潭恒心实业公司开发的RJY-55型和RJY-37型两部斜巷架空乘人装置,随着两部装置的运行,永锦一矿彻底淘汰了斜巷人车.

使用架空乘人装置运送人员,乘车人员随到随走,不再候车,实现了连续性运输,提高了运输功效.但因系统采用人工操作,不能对乘人装置的运行情况及时巡查,更不能及时发现和处理钢丝绳掉道、跳槽等事故,会造成事故的进一步扩大,威胁乘坐人员安全.同时又因乘人装置运送距离远,不能精准确定人员的上下数量和时间,导致架空人车必须不间断运行.这样造成设备长时间运行,既浪费能源,又使设备磨损加剧.为了推广适合煤矿需要的安全、高效辅助运输设备,加快煤矿运输现代化的步伐,实现架空乘人装置无人乘坐时能自动停车,有人候车时能自动开车,研发架空乘人装置无人值守系统成为提高设备运行安全水平和运输效率,降低运行成本的迫切需求.

为确保架空乘人装置实现无人值守安全运行,永锦一矿再次与株洲天成公司合作,共同开发出一种稳定、可靠、保护齐全、功能强大、技术先进的控制和监控系统.该系统不用操作司机,维护工作量少,既能实现长期的连续运行,又能实现无人值守运行和远程智能监控运行等多种运行状态；具有故障报警、开车预警、声光语音提示等功能,该技术在国内处于先进地位.

2系统组成及功能

2.1系统组成

本系统由调度室上位机、组态监控软件、以太网交换机、通讯接口、UPS电源、打印机、井下光端机、隔爆兼本安型稳压电源、辅件等组成.该系统核心硬件主要包括可编程控制器（PLC）控制模块、可编程控制器（PLC）通讯扩展模块、以太网网络通讯设备以及工控机服务器等.通过组建工业以太网实现通讯功能,在工控机上组态软件的监控界面来实现对设备运转状态的实时监测与控制.

2.2功能

该系统具备如下所述的各项功能：

（1）集控室可远程控制架空乘人装置的启、停、急停、故障复位等.（2）对系统（传感器等）相关数据进行实时监测；如减速机油温、当前运行速度、运行时间等.数据计算、判断、处理、传输、控制等功能具有实时性,能周期循环运行,而不中断.（3）实时掌握系统的当前状况、故障等情况.（4）具有在不中断正常监控功能的条件下由用户随时生成、修改各种参数及表格的功能.（5）具有系统相关信息输出、存储、历史查询、打印（可打印运行画面、图片、数据报表、曲线）等功能（6）可实现监控信息、画面等远程局域网访问,方便设备信息共享.（7）系统对各个监视点进行远程监视、对关键画面进行拍照、历史记录存储、调入查看等.上下人地点及变坡点有视频监控装置.（8）采用研华原装工控机,运用组态软件技术平台模拟现场工况,实时监控系统参数、系统状态、各保护传感器的状态、故障信息、故障实时“语言告警”、历史记录查询等；提供通讯服务器及相关软件,并可在以太网上进行信息共享（即WEB发布功能）.

3电控系统及工作原理

3.1电控系统

RJY-55型架空乘人装置电控系统主要是由防爆型PLC控制箱、本安操作台、各种系统保护开关（越位保护、速度保护、掉绳保护、沿线急停保护、重锤下线保护等）、语言报警信号、人员操作信号、音乐播放装置等部分组成.

3.2工作原理

RJY-55型架空乘人装置的核心控制装置防爆型PLC控制箱、本安操作台安装在架空乘人装置机头位置,可以实现架空乘人装置的启停、急停控制,以及故障复位和画面切换功能.各种保护装置接入PLC控制箱,根据现场控制程序要求实现系统保护功能和设备运行需要.PLC对整个系统的运行进行控制和管理,并执行正常的操作程序,接收并生成开车信号和停车信号,实现各种保护及闭锁.通过PLC运算和处理远红外监测单元采集入口处的上人车时自动开车,无人乘坐时自动停车.系统运行期间,控制站实时接收各类保护开关、监测装置的状态信号,经PLC运算和处理之后,进行系统运行控制和输出保护信号.由操作台完成控制操作,操作台分操作面板和显示面板,显示面板可显示当前设备运行状态,操作面板可完成各种控制操作.

显示面板采用LED显示窗实现“机头越位”、“机尾越位”、“过速保护”、“掉绳保护”、“重锤下限”、“急停*区”等故障显示,且能实现“连续（手动）方式”、“间断（自动）运行”、“检修方式”、“调试方式”、“急停,禁启”、“高速闸制动”、“运行速度”、“运行剩余时间”等相应的运行状态.操作面板可完成手动和自动操作切换,选择旋钮处于“连续”位置为手动操作,处于“断续”位置为自动操作.控制系统主要由一台主站控制器和若干分站控制器组成.它们之间采用CAN总线进行通信.RJY-55型架空乘人装置主站控制器置于机头操作台,分站控制器4台分别安装在+87乘车点、-23乘车点、-81乘车点和机尾-150乘车点.主站控制器负责架空乘人装置的启动与停车等操作,同时监测驱动各分站控制器的状态,根据监测数据和运行控制逻辑,向驱动装置发出相应控制信号,并把当前的运行信息通过CAN总线发送给各个分站控制器.架空乘人装置被分站控制器划分成若干运行区段,各分站控制器负责监测其归属段的启动、拉线、故障和闭锁信号,同时显示由主站控制器发送的系统倒计时时间等运行状态信息.分站控制器不能直接向驱动装置发出控制指令,相应控制信号经编码后通过CAN总线发送到主站控制器.然后由主站控制器执行相应的控制命令.

乘人装置机头、机尾以及中途各乘车点分别装有红外线传感器,然后传感器分别接入各分站控制器.红外线传感器是一种新型高灵敏度探测元件.它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量变化,并将其转换成电压信号输出,然后传输到主控制器.当乘车人员通过乘车点时,通过传感器检测来实现无人乘坐时,系统自动停车,有人乘车时自动启动,从而实现无人值守.实现无人值守的启动模式,运行将以程序内部设定的时间限时运行（此时间根据装置从机头运行到机尾的时间设定.再延时30秒钟后自动停机）,启动后计时器开始计时,当有上人检测信号时,时间将返回到原来的数值并重新计时,即时间记忆刷新,当剩余时间为0时系统将自动停机.

4结语

通过远程监控系统与架空乘人装置控制系统相结合,实现了架空乘人装置监控和无人值守一体化,通过组建工业以太网实现通讯功能,采用研华原装工控机,运用组态软件技术平台来实现设备运转状态的监测与控制,提高了煤矿企业对设备运行状况的监测和对设备的科学管理能力,在煤矿安全生产中有着非常广阔的应用前景.

[1]陈国华.基于工业以太网的架空乘人装置无人值守运行研究[D].电子科技大学硕士论文,成都：电子科技大学,2012.

[2]翟仁羽,郑红娟.新型架空乘人装置的设计与应用[J].煤矿开采,2008,（4）：45-47.

[3]颜兴亮.井下架空乘人器驱动装置技术改造[[J].矿山机械,2003（5）：63-64.

[4]陈岐范,王敬冰,王伟.长距离多变坡架空乘人装置的开发应用[J].山东煤炭科技,2002,（8）：31-32.