基于PLC的平開式自動礦井安全門的設(shè)計

金武飛，曹云翔，王海波，靳 濤，紀秋帆，邱 菊

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

基于PLC的平開式自動礦井安全門的設(shè)計

金武飛，曹云翔，王海波，靳 濤，紀秋帆，邱 菊

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

在金屬礦山生產(chǎn)中，副井井口安全門的保護作用至關(guān)重要。目前，我國金屬礦井口安全門的開閉多為人工手動操作，不利于安全生產(chǎn)[1]。根據(jù)目前各種礦用安全門的結(jié)構(gòu)特點和金屬礦山現(xiàn)場實際條件要求，設(shè)計了平開式自動安全門。本文介紹了安全門的系統(tǒng)構(gòu)成及各部分功能、控制原理、主要技術(shù)參數(shù)和應(yīng)用效果。現(xiàn)場使用表明：安全門結(jié)構(gòu)合理，工作安全可靠，各項指標(biāo)均符合《金屬礦山安全規(guī)程》的要求，效果良好。

自動礦井安全門；平開式；不銹鋼；PLC

0 引言

在我國金屬礦生產(chǎn)建設(shè)中，副井提升是礦井人員上下、物料、設(shè)備運輸?shù)难屎硪溃蚨诎踩T的可靠與否直接影響到礦井的安全提升[1]。目前，我國金屬礦副井井口安全門多為手動操作，很難實現(xiàn)與提升系統(tǒng)聯(lián)鎖，不利于安全提升，達不到現(xiàn)代化礦井的高標(biāo)準要求[2]。

邯邢西石門鐵礦1號副井采用的安全門為手動平開式安全門，人工操作，在使用過程中存在著諸多弊端：與提升機獨立，不符合《金屬礦山安全規(guī)程》中有關(guān)安全門聯(lián)鎖的要求；靠工人自己開關(guān)門容易產(chǎn)生誤動作；設(shè)計簡陋、保護不全。

針對這些問題和現(xiàn)場要求，受邯邢西石門鐵礦委托，設(shè)計了平開式不銹鋼自動安全門，現(xiàn)場使用表明，該安全門設(shè)計合理，系統(tǒng)穩(wěn)定，安全可靠，操作簡便，各項指標(biāo)符合《金屬礦山安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，客戶反映效果良好。

1 系統(tǒng)概述

根據(jù)現(xiàn)場巷道空間有限、環(huán)境惡劣、空氣濕度大的特點對安全門進行了特殊設(shè)計，傳動部分與電機一體化設(shè)計、防護等級高（IP67），304不銹鋼門體。門的開關(guān)停過程通過可編程控制系統(tǒng)和專用電機控制板來實現(xiàn)，符合防護門的智能遠程控制和與提升機聯(lián)鎖的要求，且在可靠性、易維護性和安全性等方面較原安全門有很大的提高。各種指示信號燈、保護裝置使系統(tǒng)易操作、更人性化，有效保證門控系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下可靠工作，提高提升的安全性。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及各部分功能

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

該自動安全門系統(tǒng)主要有PLC控制系統(tǒng)、ALCOR N控制板、遙控裝置、ELI 250型開門機、不銹鋼門體組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)組成框圖

2.2 各部分功能

2.2.1 PLC控制系統(tǒng)

PLC通過控制ALCOR N控制板實現(xiàn)安全門的開關(guān)停，同時實現(xiàn)與提升系統(tǒng)的聯(lián)鎖和指示門的各種狀態(tài)。

2.2.2 遙控裝置

該裝置由遙控板和遙控接收器組成，在距控制箱方圓50米的范圍內(nèi)都可實現(xiàn)安全門的開關(guān)停。主要用于檢修和PLC控制系統(tǒng)故障時使用。

2.2.3 ALCOR N控制板

控制電機正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)安全門的開關(guān)，開門速度8.5°/S，開門角度0-180°可調(diào)。

2.2.4 ELI 250型平開門機

開門機由密封完好的單極減速齒輪組成。鉸鏈-樞軸可以置于地下位置，將自動化系統(tǒng)隱蔽起來，保持了門的外形美觀。

緊急運行時，可以通過專用鑰匙操作位于門下面拉桿-樞軸突出部的釋放機構(gòu)可以將門體緊急釋放，實現(xiàn)手動開關(guān)門。如圖2所示。

2.2.5 不銹鋼門體

采用304不銹鋼，適應(yīng)井下潮濕的環(huán)境，美觀大方。

3 控制原理

PLC收到罐籠到和罐籠停信號后送開門控制信號到ALCOR N控制板，開門機正轉(zhuǎn)安全門迅速打開同時安全門運行警示燈閃爍、關(guān)到位指示燈滅，開到設(shè)定角度后安全門自動停止同時安全門運行警示燈滅。

人員或物料設(shè)備上下完畢后，PLC收到罐籠上行或下行信號后送關(guān)門控制信號到ALCOR N控制板，開門機反轉(zhuǎn)安全門迅速關(guān)閉同時安全門運行警示燈閃爍，關(guān)到位后安全門自動停止同時安全門運行警示燈滅、關(guān)到位指示燈亮。提升系統(tǒng)收到安全門關(guān)到位信號后，才能開車運行。

4 主要技術(shù)參數(shù)

1）電源電壓： 230VAC±10% 50Hz

2）門體型式：平開型

3）門扇重量：2x20kg

4）單扇門尺寸：1100mmx1300mm

5）阻擋功能：不可逆齒輪馬達

6）開門機防護等級：IP67

7）開關(guān)門速度：8.5°/S (可調(diào))

8）開門角度：0-120°(可調(diào))

9）電機功率：0.28KW

10）開閉次數(shù)：使用開閉次數(shù)達到100萬次

11）工作環(huán)境溫度：-10-+55℃

5 結(jié)束語

該自動安全門系統(tǒng)通過PLC的邏輯控制實現(xiàn)了與提升機的聯(lián)鎖，為井口安全門設(shè)施的可靠運行提供了完善的保護手段，從而保證了安全提升的可靠性。邯邢西石門鐵礦1號副井2009年11月使用該系統(tǒng)至今，設(shè)備性能穩(wěn)定，安全可靠，深受客戶的好評。為實現(xiàn)現(xiàn)代化礦井，創(chuàng)建本質(zhì)安全型企業(yè)起到了積極的推動作用。該系統(tǒng)具有較好的推廣應(yīng)用前景[2]，現(xiàn)場應(yīng)用如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場應(yīng)用

[1] 蔡鋒, 宋海兵, 徐德強 煤礦新型井口安全門的研制與應(yīng)用[J]. 能源技術(shù)與管理, 2008(1)： 103-104.

[2] 徐德強, 王成禮. 微機控制自動安全門的推廣應(yīng)用[J]. 煤炭科技, 2008(2)： 82-83.

Design of swing automatic safety gates of mine based on PLC

JIN Wu-fei, CAO Yun-xiang, WANG Hai-bo, JIN Tao, JI Qiu-fan, QIU Ju

TP29

B

1009-0134(2011)5(下)-0127-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(下).39

2011-01-04

金武飛（1982－），男，河南周口人，碩士研究生，主要從事工業(yè)自動化系統(tǒng)集成技術(shù)的研究工作。