韓 劍

（汾西礦業(yè)高陽煤礦， 山西 呂梁 032300）

引言

猴車作為礦井生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的核心設(shè)備，因其所獨(dú)具的上下人便捷、操作維護(hù)簡(jiǎn)捷、可隨到隨行等特點(diǎn)，在煤礦井下生產(chǎn)的人員運(yùn)輸中獲得了廣泛的應(yīng)用。而猴車系統(tǒng)的智能化控制技術(shù)作為現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)建設(shè)所不可或缺的核心構(gòu)成要素，對(duì)整個(gè)礦井井下生產(chǎn)的安全開展和高效開展有著直接的影響。因此，增強(qiáng)對(duì)猴車智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研發(fā)和探究成為了眾多礦井技術(shù)人員所關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 猴車智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

猴車智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括地面監(jiān)控中心和井下控制主站，其中地面控制中心的主要功能為對(duì)井下猴車運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，為其運(yùn)行的最優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參照；井下控制主站的主要功能為借助PLC智能系統(tǒng)通過分析比對(duì)猴車實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)正常數(shù)據(jù)，能夠發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的各類故障隱患，并發(fā)出相應(yīng)警報(bào)，為猴車安全運(yùn)行提供根本保證[1]。

2 猴車智能系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析

完整的猴車智能系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由地面監(jiān)控中心、井下控制主站和井下遠(yuǎn)程I/O（輸入/輸出）分站所構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。地面監(jiān)控系統(tǒng)借助組態(tài)運(yùn)行軟件對(duì)猴車井下運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并對(duì)相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)；井下控制主站選擇S7-300型PLC智能控制端，通過分析比對(duì)猴車運(yùn)行數(shù)據(jù)，達(dá)成對(duì)猴車運(yùn)行的安全調(diào)控。而井下控制主站通地面監(jiān)控中心的連接借助覆蓋全礦井的工業(yè)以太網(wǎng)予以實(shí)現(xiàn)，以太網(wǎng)采取CP343-1通訊模塊，借助Rrofibus-DP通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井范圍內(nèi)的有效遠(yuǎn)程通訊[2]。

圖1 猴車智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架示意圖

2.1 井下控制主站

對(duì)于井下控制主站而言，其主要設(shè)備分布布設(shè)示意圖如下圖2所示。

2.1.1 控制箱硬件分析

控制箱作為猴車智能控制系統(tǒng)井下控制主站的核心組件，主要由繼電裝置和PLC系統(tǒng)構(gòu)成，其中PLC用于對(duì)系統(tǒng)所采集猴車運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析后，對(duì)電機(jī)、液壓站及報(bào)警裝置等系統(tǒng)主要設(shè)備予以調(diào)控。整個(gè)系統(tǒng)中共設(shè)置1條電流模擬信號(hào)線路和40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，其中數(shù)字量連接點(diǎn)囊括按鈕控制信號(hào)點(diǎn)、檢測(cè)信號(hào)點(diǎn)和傳感信號(hào)點(diǎn)等，譬如越位保護(hù)訊號(hào)、上人感應(yīng)信號(hào)、操作控制按鈕信號(hào)燈。各數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)表如下頁表1所示[3]：

對(duì)于正常作業(yè)而言，當(dāng)PLC接收到控制中心發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)（信號(hào)來源為上人感應(yīng)裝置檢測(cè)到由工人上車或上位機(jī)開車信號(hào)或機(jī)頭機(jī)尾開車按鈕信號(hào)），PLC首先向機(jī)頭、機(jī)尾上人警報(bào)裝置發(fā)出指令，隨后上人預(yù)警裝置預(yù)警3 s，系統(tǒng)依次開啟電機(jī)控制裝置、液壓制動(dòng)裝置及液壓驅(qū)動(dòng)裝置，最后猴車正式啟動(dòng)運(yùn)行。在運(yùn)行時(shí)，若中間無人再上車，則猴車運(yùn)行滿10 min后自行停車；若中間有人上車，系統(tǒng)則自動(dòng)刷新運(yùn)行計(jì)時(shí)。此外，在運(yùn)行過程中若遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到出現(xiàn)礦工越位、電機(jī)過載、猴車超（欠）速等異常信號(hào)，則會(huì)立即中斷供電，停止猴車運(yùn)行并發(fā)出警報(bào)[4-5]。

表1 猴車智能控制箱系統(tǒng)數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

2.1.2 控制箱軟件分析

井下控制主站軟件程序選用梯形圖語言進(jìn)行編制，采取結(jié)構(gòu)化編程技術(shù)，整個(gè)程序細(xì)化為主程序塊1個(gè)和子程序塊3個(gè)，并通過主程序塊對(duì)3個(gè)子程序的運(yùn)行和使用進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配。井下主站控制程序流程示意圖如圖3所示。

圖3 井下主站控制程序流程示意圖

2.1.3 操作臺(tái)

通過操作臺(tái)，井下作業(yè)人員能夠?qū)镘囎鳂I(yè)方式和控制方式予以設(shè)置。作業(yè)方式主要包括兩種，分別為正常模式和強(qiáng)制模式，其中前者是系統(tǒng)保護(hù)發(fā)生后，相關(guān)信號(hào)及時(shí)傳輸至控制主站，經(jīng)過系統(tǒng)處理后發(fā)出相應(yīng)操控指令，并予以動(dòng)作；后者是系統(tǒng)保護(hù)發(fā)生后，系統(tǒng)在脫離保護(hù)信號(hào)的情況下對(duì)猴車作業(yè)進(jìn)行控制。控制方式可細(xì)化為遠(yuǎn)程控制、近程控制和自動(dòng)控制三種，其中遠(yuǎn)控指通過地面遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)猴車運(yùn)行進(jìn)行操控；近控指通過井下操作平臺(tái)對(duì)猴車運(yùn)行進(jìn)行直接控制；自動(dòng)控制指系統(tǒng)在無人管控的情況下，自行依據(jù)上下人情況對(duì)猴車運(yùn)行進(jìn)行智能操控。一般，當(dāng)采取遠(yuǎn)控和近控模式時(shí)，系統(tǒng)只可開展當(dāng)前控制；而當(dāng)控制方式為自動(dòng)控制時(shí)，可同步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控與近控操作，并依照“先到先執(zhí)行”的原則進(jìn)行操控[6]。

2.2 地面監(jiān)控中心

地面監(jiān)控中心依托專業(yè)為組態(tài)管控軟件為核心進(jìn)行構(gòu)建，能夠?qū)潞镘嚨倪\(yùn)行提供遠(yuǎn)程可視化監(jiān)控、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取等多種功能。地面監(jiān)控中心主系統(tǒng)監(jiān)控界面示意圖，如圖4所示。

圖4 地面監(jiān)控中心主系統(tǒng)監(jiān)控界面示意圖

整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠針對(duì)不同級(jí)別作業(yè)人員設(shè)定不同操作權(quán)限，以確保運(yùn)行的安全有效，同時(shí)還能對(duì)猴車運(yùn)行中的各類工況參數(shù)（電機(jī)轉(zhuǎn)速、人員運(yùn)載量等）進(jìn)行預(yù)設(shè)，在運(yùn)行中通過比對(duì)分析及時(shí)發(fā)送潛在安全隱患，并予以預(yù)警和防范，最大化提升運(yùn)行作業(yè)安全。

3 結(jié)語

猴車作為井下生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的關(guān)鍵構(gòu)成組件，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)礦井作業(yè)效率有著顯著影響。礦井管理者應(yīng)當(dāng)對(duì)其控制管理予以高度重視，積極組織專業(yè)技術(shù)力量，開展猴車智能控制分析研究，改變以往傳統(tǒng)人工操作方式，從而實(shí)現(xiàn)操作時(shí)效性的顯著提升。

[1] 劉穩(wěn)，曹海洋，武燦，等.礦井中猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2012，33（7）：164-166.

[2] 李洪國(guó)，朱德躍.礦井猴車智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技信息，2012（27）：423；449.

[3] 宋梁亮，葛笑寒.猴車系統(tǒng)使用與改造[J].輕工科技，2012，28（9）：72-73.

[4] 郭建鋒，鄭權(quán).猴車系統(tǒng)存在的問題及改造辦法[J].科技風(fēng)，2017（6）：133-134.

[5] 陸中華.礦井中猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（5）：111.

[6] 耿海洲，胡業(yè)林，易強(qiáng)，等.基于PLC控制的新型節(jié)能猴車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2015，36（9）：275-277.