架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)的設計應用

王 勇

（西山晉邦德煤業(yè)有限公司， 山西 呂梁 033000）

1 項目概況

煤礦架空乘人裝置也稱候車，屬于無極繩運輸，主要被應用在斜巷、平巷，用于運送人員。工作原理：通過電動機帶動減速機上的摩擦輪作為驅(qū)動裝置,采用架空的無級循環(huán)的鋼絲繩牽引承載。鋼絲繩靠尾部張緊裝置張緊,沿途被托繩輪支撐,維持鋼絲繩的撓度和張力。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接，并隨之做循環(huán)運行。在架空乘人裝置的設計中還可以應用PLC控制系統(tǒng)，用來實現(xiàn)裝置的自動運送。本論文以晉邦德煤業(yè)副斜井行人運輸為對象，來設計架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)。

2 煤礦架空乘人裝置的設計

晉邦德煤業(yè)井下輔助運輸方式一直比較落后，這在很大程度上制約了該礦的煤礦生產(chǎn)效率。技術科經(jīng)調(diào)查研究，決定采用架空乘人裝置用于井下輔助運輸，主要是用于工作人員的上下運輸之用。斜井行人運輸巷架空乘人裝置的組成如圖1所示，該裝置主要由驅(qū)動裝置、托（壓）繩裝置、乘人器、尾輪裝置、張緊裝置、安全保護裝置及電控裝置等部分組成[1-2]。

從性能上看，該架空乘人裝置鋼絲繩的運行速度不高，并且裝置的運行高度較低，工作人員在乘運過程中上下便利，安全性和可靠性都比較高，同時還可以做到隨時運送，不需要等待，非常便利。從運行情況來看，該架空乘人裝置的電力消耗小，操作簡單，便于維護，運輸成本非常低。

該架空乘人裝置采用PLC控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)無人值守控制方式，有效提高了設備的自動化程度，同時還具有以下的優(yōu)點：

1）乘人裝置的越位保護、拉停車保護全部采用PLC控制來實現(xiàn)，在PLC控制系統(tǒng)的設計過程中，主要是沿用原控制系統(tǒng)進行完善，實現(xiàn)系統(tǒng)的“無縫”對接，可以提高PLC控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，同時降低生產(chǎn)成本。

圖1 煤礦架空乘人裝置組成

2）PLC控制系統(tǒng)的核心為可編程控制器PLC，具有抗干擾性強、工作穩(wěn)定可靠、結構模塊化等特點，可以實現(xiàn)無人值守。同時配套的觸發(fā)開關也容易檢修和保養(yǎng)。

3）PLC控制系統(tǒng)整體結構簡單，設計合理，使用操作便捷，具有較強的實踐應用性。

4）PLC控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)無人值守，有效實現(xiàn)了該煤礦減人提效的目的。

3 項目采用的技術原理及技術分析

3.1 架空乘人裝置無人值守的工作原理

在乘人裝置控制系統(tǒng)中輸入無人值守PLC控制程序模式，那么裝置系統(tǒng)就會啟動。在裝置的乘車起點，當設備自帶的紅外線傳感器檢測到有工作人員的信號后，設備控制系統(tǒng)就會啟動預警進行運行作業(yè)，當紅外線傳感器檢測到工作人員安全達到終點并符合規(guī)定時間后，裝置在60 s后實現(xiàn)自動停車。

晉邦德煤業(yè)井下斜井行人運輸?shù)恼麄€運輸距離L=840 m，運行速度v=1.2 m/s，行人的運送時間為t=L/v=840/1.2=700 s，加上設備運行后延長60 s，整個設備實現(xiàn)無人值守運行時間為760 s。斜井行人運輸過程中，人員在乘車點連續(xù)通過時，設備安裝的紅外線傳感器將采集到的信號傳遞給設備的PLC控制模塊，設備可以不斷調(diào)整無人值守運行倒計時時間，然后讓最后一名行人通過運輸。該礦的架空乘人裝置及安裝無人值守系統(tǒng)啟動傳感器安裝位置如圖2所示。

圖2 架空乘人裝置信號傳感器安裝示意圖

從圖2中可知，在行人運輸過程中依次為副斜井架空乘人裝置機頭→副斜井口→副斜井→-800 m水平架空乘人裝置機尾。

3.2 架空乘人裝置PLC控制箱原理

架空乘人裝置PLC控制箱原理如圖3所示。

圖3 PLC控制箱電氣原理示意圖

所有的CPU裝在帶集成的控制單元和顯示單元的塑料外殼中。相同的單元具有相同的功能。前載板上有LED指法燈，用于狀態(tài)和故障指示；波動開關，用于選擇運行模式；有組合MPI/DP端口；內(nèi)置PROFIBUS-DP接口，用于連接分析式I/O，根據(jù)組態(tài)的不同，也可用于與OP或PG/PC的通訊；電池插座等[3-5]。

4 實際應用效果

晉邦德煤業(yè)副斜井行人架空乘人裝置自從2018年8月10日正式運行至今。架空乘人裝置整體運行穩(wěn)定，有效實現(xiàn)了工作人員的上下運行，設備安全性高，無一起安全事故發(fā)生。同時該架空乘人裝置采用PLC控制系統(tǒng)有效實現(xiàn)了設備的無人值守，無人值守系統(tǒng)的應用過程信號靈敏、節(jié)能降耗、自動化程度高。有效提高了該礦井下輔助運輸?shù)淖詣踊潭?，該項目的設計與應用是合理的。

5 取得的安全社會經(jīng)濟效益

架空乘人裝置在晉邦德煤業(yè)副斜井行人運輸中的實踐應用效果理想。運行至今無安全事故發(fā)生，保證了職工的安全，表現(xiàn)出了較好的安全效益。架空乘人裝置的應用有效提升了煤礦井下斜巷輔助運輸裝備的自動化程度，既方便職工上下班作業(yè)，降低了工作人員的勞動強度，同時又通過無人值守功能降低電力消耗，做到節(jié)能生產(chǎn)，社會效益明顯。架空乘人裝置的應用既提高斜巷人員運輸?shù)陌踩禂?shù)，又對企業(yè)安全生產(chǎn)提供了保障。因此，架空乘人裝置無人值守系統(tǒng)在西山晉邦德煤業(yè)公司副斜井行人運輸中的應用表現(xiàn)出了較好的安全社會經(jīng)濟效益，可以進行全面推廣。