張帥軍

摘 要：唐山礦八號井井口信號系統(tǒng)原來采用接觸器做為控制核心，存在著線路復(fù)雜，功能單一，故障率高和操作電壓高等缺點，并且由于接觸器本身的問題（剩磁、觸頭粘連、寄生回路），非常容易發(fā)生信號誤發(fā)出的事故，另外各信號之間無法有效閉鎖，存在嚴(yán)重的安全隱患，對人員和設(shè)備的安全造成較大的威脅?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）是近幾年迅速發(fā)展起來的新型控制設(shè)備，它是以微處理器為基礎(chǔ)的高度集成化的工業(yè)控制裝置，是計算機技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，代表了工業(yè)自動化領(lǐng)域的發(fā)展方向。它的主要特點有：編程簡單、維護方便、接線簡單、可靠性高、抗干擾能力強、施工周期短，通信功能強等優(yōu)點。如果將PLC作為信號系統(tǒng)的控制核心，充分利用其系統(tǒng)工作電壓低（DC24V），可靠性高（自身帶自檢功能）拓展能力強、程序更改快等優(yōu)點，既能降低事故率，還能極大地提高信號系統(tǒng)的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：PLC 信號系統(tǒng) 控制核心 技術(shù)升級

中圖分類號：TD54 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0033-01

原八號井井口信號系統(tǒng)采用CJ10-10A交流接觸器做為控制核心，系統(tǒng)工作電壓為AC127V，井口控制箱內(nèi)采用LA19按鈕開關(guān)做輸入元件，用XD7系列信號指示燈作為信號燈光顯示，采用電鈴作為聲音提示。車房內(nèi)設(shè)有信號配電箱，負(fù)責(zé)將上、下井口的各種輸入信號進行繼電器邏輯控制，并將結(jié)果通過大量的信號電纜分別送到上、下井口的操作臺和車房內(nèi)的信號顯示燈箱中。存在的問題如下。

（1）系統(tǒng)工作電壓高，井下潮濕環(huán)境惡劣，非常容易漏電，威脅信號操作工的人身安全。

（2）存在寄生回路，使各信號之間無法有效閉鎖，即能同時發(fā)出多種信號。

（3）由于接觸器本身在長時間運轉(zhuǎn)后會發(fā)生觸頭粘連，線圈有剩磁等問題會造成信號消不掉的事故，嚴(yán)重威脅人員的安全。

（4）故障率高，由于井口信號使用頻率非常高，所以會造成信號系統(tǒng)中的按鈕、指示燈、接觸器、電鈴等經(jīng)常發(fā)生故障，如果發(fā)生短路事故會造成整個系統(tǒng)癱瘓，并且線路復(fù)雜查找事故點非常麻煩。

（5）不具備語音提示功能，只能用電鈴做簡單的提示，無法滿足井口復(fù)雜的現(xiàn)場工況要求。

（6）無法和井口的操車系統(tǒng)進行有效的閉鎖，無法實現(xiàn)和井口操車系統(tǒng)的連鎖控制。

（7）沒有備用信號系統(tǒng)，不符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。

因此非常需要進行技術(shù)升級以提高信號的安全性和穩(wěn)定性。

1 新信號系統(tǒng)的選型

核心控制器的好壞，直接關(guān)系到整個信號系統(tǒng)的運行狀況，為此本系統(tǒng)采用日本三菱FX2N系列作為主體核心器件，下面先對三菱FX2N系列PLC做一下簡單介紹。

（1）三菱FX2N系列的主要功能。

①開關(guān)量的邏輯控制。

這是PLC最常用的功能，PLC設(shè)置了與、或、非等邏輯指令，能取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制。

②模擬量的過程控制。

PLC具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換的功能，能完成對模擬量的檢測、控制和調(diào)節(jié)。

③定時控制。

PLC為用戶提供幾十個甚至幾千個記時器，以完成控制系統(tǒng)對特定時間控制的要求。

④記數(shù)控制。

PLC為用戶提供幾十個甚至幾千個記數(shù)器，其最高記數(shù)頻率可達50kHz，以完成控制系統(tǒng)特定記數(shù)控制的要求。

⑤通訊和聯(lián)網(wǎng)。

新一代的PLC都具有通訊功能。PLC的通訊包括PLC之間、PLC與上位機之間、PLC與其它智能設(shè)備之間的通訊。

（2）三菱FX2N系列的構(gòu)成。

FX2N系列由基本單元、擴展單元、擴展模塊及特殊適配器等構(gòu)成，僅用基本單元、或?qū)⑸鲜龈鞣N產(chǎn)品組合起來使用均可。

（3）輸出形式的選擇。

繼電器輸出（R）：可用于交流負(fù)載或直流負(fù)載，為有觸點輸出。

SSR輸出（S）：用于交流負(fù)載的無觸點輸出。

晶體管輸出（T）：用于直流負(fù)載的無觸點輸出。

（4）供輸入電路用的電源。

基本單元或擴展單元中均內(nèi)裝DC +24V電源供輸入裝置使用。

2 新系統(tǒng)的具體功能

根據(jù)現(xiàn)場情況，在上井口、下井口水平各設(shè)一個操作臺，信號工可以通過此操作臺發(fā)出提升信號。在車房內(nèi)設(shè)一臺顯示箱，用于絞車司機觀看提升信號。上、下井口信號部分選用FX2N-48MR型PLC作為控制器，車房信號部分選用FX2N-32MR型PLC作為控制器.并在上、下井口進車側(cè)和出車側(cè)分別加裝語言安全告警箱，車房司機室內(nèi)也加裝語言安全告警箱，另外在上、下井口出車側(cè)分別加裝副勾信號操作箱。新信號系統(tǒng)的詳細(xì)功能。

（1）提升指令的數(shù)字和漢字顯示功能：全線顯示屏均有數(shù)字“2、3、4、5”分別表示“快上、快下、慢上、慢下”，數(shù)字“1”表示停車，并有漢字“檢修、急停、提人、提物、調(diào)平、換層信號塊表示具體信號。

（2）信號記憶功能，能存儲前三次所發(fā)信號。

（3）急停報警功能和急停擴展功能；有急停信號與絞車安全回路閉鎖的接口，當(dāng)井底各水平發(fā)出急停后需從車房復(fù)位。

（4）信號之間的閉鎖功能，即當(dāng)其中一個信號發(fā)出后，其它信號不能發(fā)出。

（5）信號與開車回路的閉鎖功能，即信號不發(fā)到車房，絞車不能啟動。

（6）水平安全設(shè)施與信號的閉鎖功能，即井門、搖臺等井口安全設(shè)施不到位，信號不能發(fā)出。

（7）提升次數(shù)的記憶功能。

（8）有與信號顯示相同次數(shù)的打點音響報警功能。如當(dāng)信號“2”發(fā)出后，有自動的兩次打點音響。

（9）有PLC對本信號系統(tǒng)自動掃描檢測功能。

（10）有備用信號系統(tǒng)。

（11）有車房直通井口、井口直通井下水平的雙功擴音通訊功能。

（12）有與操車控制系統(tǒng)閉鎖的接口功能。

（13）語言安全告警裝置接口功能。

（14）有與計算機聯(lián)網(wǎng)的422接口

3 結(jié)語

通過安裝后的長時間運轉(zhuǎn)，可以發(fā)現(xiàn)以PLC做為信號系統(tǒng)的控制核心具有以下優(yōu)點。

（1）系統(tǒng)運轉(zhuǎn)電壓低（+24V），屬于安全工作電壓，可有效避免井下因為潮濕造成漏電后造成人員觸電的的危險。

（2）系統(tǒng)運轉(zhuǎn)非?？煽?，通過合理、科學(xué)的編程，杜絕了寄生回路，解決了信號之間無法閉鎖的問題。

（3）兼容程度高，本身可分別與絞車電控系統(tǒng)，井口操車系統(tǒng)進行連鎖控制。

（4）功能多，除了本身具有兩套信號系統(tǒng)外，自身還集合語音通信功能和信號打點功能。

（5）故障率低，維修量小，出現(xiàn)問題可用工控機直接查找出故障點。

（6）采用信號顯示塊，使井口信號工和車房絞車司機能非常直觀的看清信號的種類。

（7）能和操車系統(tǒng)進行聯(lián)鎖控制，可采用點對點傳輸或通訊傳輸?shù)姆绞脚c操車PLC進行閉鎖控制，提高了井口自動化水平，減輕了把鉤工的勞動強度。

（8）滿足了《煤礦安全規(guī)程》的要求。

參考文獻

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