礦井主運(yùn)斜巷安全裝備智能化的探討

2007/1/24 0:00:00

1　引言
　　在礦井輔助運(yùn)輸中，主運(yùn)斜巷占有極其重要的位置，它是連接主要運(yùn)輸大巷和采區(qū)內(nèi)部的咽喉，主運(yùn)斜巷多采用串車提升，有的主運(yùn)斜巷還兼做行人巷道，因此，主運(yùn)斜巷的安全管理尤為重要，煤礦安全規(guī)程370條1-6款對(duì)傾斜井巷內(nèi)使用串車提升的安全裝備做出了具體規(guī)定；可歸納總結(jié)如下：一是斜巷跑車防護(hù)裝置；二是防跑車、防誤入裝置；三是斜井信號(hào)裝置。此三項(xiàng)裝備是保證斜巷安全提升，防止各類運(yùn)輸事故發(fā)生的根本保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，斜巷安全裝備由不規(guī)范的設(shè)施逐漸向規(guī)范的智能化的定型產(chǎn)品發(fā)展。例如，跑車防裝置：目前較為普遍推廣使用的有陜西航泰電氣有限公司生產(chǎn)的FJB-A型雙余度常閉式跑車防護(hù)裝置和江蘇常熟煤礦井筒專用設(shè)備廠生產(chǎn)的KHG6-127/B型常閉式跑車防護(hù)裝置，均采用了PLC控制，F(xiàn)JB-A裝置采用PLC分散控制，KHG6-127/B裝置采用PL集散控制。其功能均能滿足斜井跑車防護(hù)的需要。斜井信號(hào)裝置：唐山開(kāi)誠(chéng)電器有限公司生產(chǎn)的PXK-3型PLC控制的信號(hào)裝置不僅實(shí)現(xiàn)了信號(hào)閉鎖、信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)、位置顯示和行車語(yǔ)音報(bào)警，而且還有雙工通訊功能。防跑車、防誤入裝置：雖然目前尚無(wú)定型產(chǎn)品，但利用對(duì)道岔進(jìn)行位置控制和位置顯示的防誤入裝置已有廠家在做，并且也是利用PLC進(jìn)行控制。
　　2　問(wèn)題的提出
　　隨著PLC控制技術(shù)的不斷完善，采用分散和集散控制系統(tǒng)對(duì)斜井的安全裝備實(shí)施過(guò)程控制和檢測(cè)已成為不爭(zhēng)的事實(shí)，但也隨之產(chǎn)生了一些問(wèn)題：
　�。�1）各類安全裝備控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，給安裝、維護(hù)工作帶來(lái)較大的困難。現(xiàn)以朔里礦北三軌道裝備為例，北三軌道跑車防護(hù)裝置使用常熟KHG6-127/B跑車防護(hù)裝置，斜井信號(hào)使用唐山PXK-3斜井信號(hào)裝置。讓我們先來(lái)看絞車房的設(shè)備，絞車房用于二套系統(tǒng)的PLC控制主站2臺(tái)，各自的顯示屏2臺(tái)，同樣用于絞車位置檢測(cè)的傳感器4臺(tái)，各類控制、通訊電纜11根。如果再加上道岔位置控制裝置，絞車房將有PLC控制主站3臺(tái)，顯示屏3臺(tái)，傳感器6臺(tái)，通訊、控制電纜增加到14根，其中最多的電纜芯數(shù)是17芯/根。再來(lái)看看斜井各偏口的設(shè)備，每一個(gè)斜井偏口有PCL控制分站2臺(tái)，用于各自的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力控制箱2臺(tái)，其最大殼體尺寸為460mm×470mm×210mm，最小殼體尺寸為320mm×210mm×150mm。再來(lái)看巷道內(nèi)敷設(shè)的電纜，127V、660V電力線2根，KHG6-127/B用通訊、控制電纜3根，PXK-3用通用電纜，PLC控制，通訊電纜1根，合計(jì)電力電纜敷設(shè)的長(zhǎng)度達(dá)到1000m，通訊、控制電纜敷設(shè)的長(zhǎng)度達(dá)到2000m，（北三軌道斜長(zhǎng)500m）。最后來(lái)看控制系統(tǒng)的PLC，PXK-3信號(hào)裝置采用日本三菱的FX系列PCL，KHG6-127/B裝置采用德國(guó)西門(mén)子公司的S7系列的PLC。目前，雖然PLC正向開(kāi)放式方向發(fā)展，但是各自的PLC在程序的編寫(xiě)，硬件配置仍存在較大的差別，彼此互不兼容，使用誰(shuí)的PLC就必須掌握誰(shuí)的PLC技術(shù)，這對(duì)煤礦的工程技術(shù)人員和日常維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，存在較大的難度，不利于日常維護(hù)。
　　（2）由于系統(tǒng)的各自獨(dú)立、互不兼容，形成重復(fù)性投入，造成較大的資源和資金的浪費(fèi)。一個(gè)通訊、控制主站可以解決的問(wèn)題，現(xiàn)有2個(gè)主站，用于絞車位置檢測(cè)的傳感器2個(gè)就能滿足，現(xiàn)用4個(gè)傳感器，如果系統(tǒng)能夠兼容，利用串行數(shù)據(jù)傳輸，一根通訊電纜就能滿足信號(hào)傳輸?shù)男枰?
　　3　解決方案
　　建立斜巷安全裝備智能型綜合控制平臺(tái)。利用PC+PLC集散控制技術(shù)，設(shè)立小型工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，實(shí)施對(duì)斜巷的安全設(shè)施進(jìn)行過(guò)程控制和實(shí)時(shí)檢測(cè)，各個(gè)偏口的防跑車、防誤入、斜井信號(hào)采用PLC控制分站進(jìn)行信號(hào)采集，并通過(guò)通訊協(xié)議接口將信號(hào)上傳主控PLC進(jìn)行分析處理，并發(fā)出指令控制PLC控制分站對(duì)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作控制。具體如圖1所示。

圖1　斜巷安全裝備智能控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　�。�1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)組成一個(gè)小型的工業(yè)以太網(wǎng)，系統(tǒng)主要由工作站、交換機(jī)以及PLC構(gòu)成。上位機(jī)與PLC之間采用以太網(wǎng)+交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)通訊，系統(tǒng)的可靠性較高，信號(hào)傳輸?shù)乃俾瘦^快，完全可以滿足防護(hù)裝置擋車攔、道岔轉(zhuǎn)輒機(jī)以及斜巷信號(hào)的控制和檢測(cè)的需要。
　�。�2）PLC控制結(jié)構(gòu)。PLC控制系統(tǒng)的CPU采用雙機(jī)備份系統(tǒng)，可以在主CPU出現(xiàn)故障的情況下自動(dòng)切換到備用CPU上，遠(yuǎn)程工作站采用雙網(wǎng)冗余，保證了網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性。一般的主提升斜巷偏口在2~5個(gè)，因此，遠(yuǎn)程工作站一般情況下不會(huì)超過(guò)6個(gè)，每一個(gè)遠(yuǎn)程工作站控制3個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)38個(gè)I/O點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量的傳輸，并且主站與遠(yuǎn)程控制站之間的網(wǎng)絡(luò)也采用雙網(wǎng)冗余的通訊方式，現(xiàn)場(chǎng)的I/O點(diǎn)全部采用繼電器進(jìn)行隔離，可使控制系統(tǒng)具有更高的可靠性。
　�。�3）PLC配置。可選用日本三菱的Q系列PLC或施耐德公司的Quantum系列的PLC，這些公司生產(chǎn)的PLC用來(lái)組建以太網(wǎng)技術(shù)較為完善，使用效果也較好，以太網(wǎng)模板、通訊交換機(jī)、遠(yuǎn)程I/O適配器均是套件，用來(lái)完成斜巷3項(xiàng)安全設(shè)施的控制是綽綽有余的，并且選用一個(gè)公司的系列產(chǎn)品用來(lái)組網(wǎng)。系統(tǒng)穩(wěn)定�？煽啃愿�。

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