猴車自動控制系統設計與應用

摘 要：針對現階段猴車控制系統存在的一些弊端，依據自動控制系統設計要點，給出了猴車自動控制系統的結構組成，并詳細闡述了自動控制系統的井下控制主站以及地面監控系統。現場實踐也表明，設計的猴車自動控制系統安全可靠，在一定程度上提升了猴車的運行效率。

關鍵詞：猴車；控制系統；輔助運行

猴車（架空乘人裝置）由于具有適用性強、投資小、結構簡單在礦井的應用較為廣泛。作為礦井重要的輔助運輸設備，猴車具有隨叫隨到、方便上下人、維護簡單等特點。猴車控制系統對其能否高效運行具有較大影響，同時也會影響工作人員運輸安全以及井下工作效率。因此，對猴車控制系統方面的研究成為確保礦井安全高效生產一個熱點領域。

1 控制系統設計要點

設計的猴車自動控制系統應能夠應對井下猴車運行過程中出現的各種突發性情況，并通過PLC控制器及時作出反應，確保猴車可以安全高效運行。在地面的集中監控中心控制PC上可以對猴車運行狀況進行遠程監控，并對這些監控資料進行記錄存儲，為礦井后續的生產提供寶貴資料借鑒。

2 自動控制系統結構

設計的猴車自動控制系統結構組成主要由地面監控系統、井下控制主站、1/0分站等構成，具體的結構如圖1所示。井下控制主站通過西門子生產的S7-1200PLC實現對布置在猴車沿線的安全監控傳感器參數進行讀取，實現對猴車的安全控制，地面監控中心控制PC通過動態王軟件實現對井下猴車運行狀態的記錄監控。井下控制主站與地面監控中心的信息傳輸采用工業以太網進行，通訊協議采用Profibus-DP。

2.1 井下控制主站

井下控制主站設備的構成以及分布如圖2所示。

2.1.1 控制箱結構組成

控制箱是井下控制主站的核心組件，具體由PLC控制器以及繼電器等構成，PLC控制器可以通過對安裝的各類型傳感器信號進行計算處理，并實現對猴車液壓站、驅動電機以及報警裝置等控制。設計的井下控制主站中共有的I/O數字量點40路，電流模擬量點1路，檢測到的數字量信號主要包括有各類傳感器信號、各類檢測信號以及控制按鈕信號燈，如：越位保護傳感器信號、上人紅外傳感器信號以及操控臺發出的控制信號等，具體對應的I/O數字量點如表1所示。

在井下控制主站正常工作狀態下，當PLC控制器接收到來至于控制臺的開車信號時，PLC控制器首先會給機頭、機尾等處語音報警裝置發出信號，提醒設備開機；語音報警裝置提醒3s之后，控制系統開采驅動電機的控制器、液壓驅動閘控制器以及液壓站制動閥控制器等安全保護控制器，猴車開始進運行。在猴車正常工作時，未有人乘車時，猴車繼續保持原狀態運行300s，期間未再有人乘車時，停止猴車運行。若有人乘車，則到乘車人下車之后，再運行300s，無人乘車時，停止猴車運行。

當猴車運行過程中井下控制主站監測到有礦工過載、電機過載、拉線開關以及猴車超速、或者猴車欠速時，會立刻停止猴車運行并發出報警信號。

2.1.2 控制箱軟件構成

井下控制主站的控制箱軟件編寫采用梯形圖像語言進行，結構化的編程防，整個控制系統的程序模塊分為一個主控程序三個子程序，主控程序對三個程序進行調用組織。

2.1.3 操控臺

操控臺上有各類猴車控制運行操控按鈕，實現對猴車運行模式以及控制方式的選擇確定，具體的猴車工作模式有正常工作模式以及強制工作模式兩種方式。正常工作模式是各類安全保護傳感器對監測到的信號傳輸給PLC控制器，根據檢測到的信號控制猴車的運行；強制工作模式是保護信號發出之后，控制系統忽略保護信號直接控制猴車，但是主站保護信號除外。具體的猴車控制方式有自動控制、遠程控制以及近程控制等。自動控制方式是控制系統在無人值守情況下，根據猴車上人、下人情況自動的控制的對猴車運行狀態進行控制；遠程控制方式是指在地面監控中心通過控制PC實現對猴車的運行狀態遠程控制；近程控制方式是通過井下控制主站操作臺對猴車的運行進行控制。當猴車控制方式處于近程或者遠程控制時，系統只服從當前的控制方式；當猴車控制方式為自動控制時，其他的遠程、近程控制方式也可以實現，且按照先后順序進行。

2.2 監控系統

地面監控中心采用動態王軟件實現對猴車運行狀態的遠程監控以及遠程控制，該軟件為操作人員提供數據獲取、可視化以及監控等功能。同時監控系統對不同的操作人員設定了不同的操作權限，有效確保監控系統安全運行。對電機的運行溫度、速度，當前乘坐人數等都可以設置數值，當超過時系統發出報警型號同時會有相應的報警圖像。當出現報警后，使用復位功能無法消除報警時可以通過設置按鍵暫時屏蔽相關的安全保護，重新啟動猴車。同時系統可以實現對以往存儲數據查詢功能。

3 總結

隨著礦井機械化、自動化程度的不斷提升，猴車在礦井中的應用更為普遍，在針對現階段猴車控制系統存在的一些問題，筆者在充分論述井下控制主站，地面監控系統基礎上對猴車的自動控制系統進行設計，設計的自動控制系統安全可靠。在井下猴車運用實踐也表明，該自動控制系統具有較好的應用效果，能夠有效提升猴車的自動化控制水平。通過改善猴車的自動化控制系統，更好的提升了猴車的運行效率，可以更好的服務礦井行人輔助運輸。

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作者簡介：

張春輝（1984- ），男，山西省平遙縣人，2013年3月畢業于太原理工大學，機電工程及自動化專業，本科，現為助理工程師。