專利名稱：煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦生產(chǎn)用安全裝置，尤其涉及一種煤礦井下斜巷安全自動化控制 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
井下輔助運(yùn)輸安全管理一直是煤礦安全生產(chǎn)建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)，輔助運(yùn)輸操作系統(tǒng)的全為 人工操作，自動化程度低是嚴(yán)重制約煤礦生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高的主要因素。井下輔助運(yùn)輸系 統(tǒng)分布廣泛，點(diǎn)多面廣，工作地點(diǎn)較為分散，占用人員多，人員素質(zhì)參差不齊，斜巷運(yùn)輸是 輔助運(yùn)輸安全管理重點(diǎn)，也是運(yùn)輸事故多發(fā)點(diǎn)。目前，斜巷防跑車裝置和跑車防護(hù)裝置等安 全防護(hù)設(shè)施全部采用手動(電磁閥)方式操作控制，操作時(shí)機(jī)和操作到位狀況無法進(jìn)行確認(rèn) 控制，因此，多次造成安全設(shè)施操作不當(dāng)、操作不到位等人為因素運(yùn)輸事故，特別是車輛運(yùn) 行范圍內(nèi)安全設(shè)施操作時(shí)，甚至在安全設(shè)施操作過程中操作人員發(fā)生運(yùn)輸人身事故等等運(yùn)輸 事故的不斷發(fā)生，嚴(yán)重影響著煤礦財(cái)產(chǎn)安全和煤礦職工人身安全。隨著礦井機(jī)械化程度的不 斷提高，特別是采煤工作面和掘進(jìn)作業(yè)機(jī)械化作業(yè)自動化程度的不斷提高，輔助運(yùn)輸人員在 煤礦職工中的比例不斷提高，落后繁重的輔助運(yùn)輸作業(yè)影響了礦井勞動生產(chǎn)率的進(jìn)一步提高； 輔助運(yùn)輸零打碎敲事故的據(jù)高不下，也嚴(yán)重影響了煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的進(jìn)一步提高。阻礙了 礦井"本安型"建設(shè)全面推進(jìn)，輔助運(yùn)輸系統(tǒng)自動化研究、高效裝備勢在必行。
針對運(yùn)輸斜巷上車場安全設(shè)施仍采用人工操作控制和人工操車方式作業(yè)，斜巷防跑車裝 置和跑車防護(hù)裝置安全設(shè)施尚為簡陋機(jī)械控制，自動化程度低，靈敏性與可靠性差，無法適 應(yīng)目前礦井"高安全、高效率、高可靠"生產(chǎn)要求。車場安全設(shè)施操作和繁重的調(diào)車作業(yè) 由人工完成操作，嚴(yán)重受到人為主觀因素(工人素質(zhì)的高低及其精神狀態(tài)、身體狀況等)的影 響，容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤操作，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生；有的跑車防護(hù)裝置的防護(hù)結(jié)構(gòu)也是普通 的機(jī)械連鎖裝置，靈敏性及可靠性較差。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決目前煤礦運(yùn)輸斜巷控制系統(tǒng)自動化程度低，容易出現(xiàn)誤 操作，無法有效防止事故發(fā)生，給人員生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來很大隱患等問題，提供一種具有 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能保障井下斜巷運(yùn)輸?shù)陌踩?、高效性，滿足礦井斜巷運(yùn)輸安全生產(chǎn) 的要求，降低安全事故概率，減少經(jīng)濟(jì)損失，提高井下運(yùn)輸車輛運(yùn)行自動化程度，創(chuàng)建高保 障安全生產(chǎn)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案-
一種煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，它包括中央控制系統(tǒng)、行車聯(lián)系信號子系統(tǒng)、 上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)、斜巷跑車防護(hù)控制子系統(tǒng)、行車線路控制子系統(tǒng)、行 車報(bào)警信號控制子系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)，所述信號傳輸系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)輸入端連接，中 央控制系統(tǒng)輸出端分別與各子系統(tǒng)連接；其中，上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)通過中 央控制系統(tǒng)與系統(tǒng)其它子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制結(jié)構(gòu)，其余各子系統(tǒng)內(nèi)也分別采用聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)控制。
所述中央控制系統(tǒng)包括主控制電源箱、PLC中央控制器、主控操作箱、信號傳輸總站、 系統(tǒng)顯示器，主控制電源箱、信號傳輸總站和主控操作箱根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要選點(diǎn)安裝，主控 操作箱和系統(tǒng)顯示器安設(shè)在絞車房，信號傳輸總站與系統(tǒng)各控制點(diǎn)連接。
所述行車聯(lián)系信號子系統(tǒng)包括中央控制器信號控制模塊、信號機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編
碼器安裝在大絞車上將檢測到的大絞車鉤頭位置信號送入PLC中央控制器，信號機(jī)將小車的 上行、下行和停止信號送入PLC中央控制器，由其完成上行信號和下行信號互鎖。
所述上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)它包括中央控制器防跑車控制模塊、下行線安 全設(shè)施、上行線安全設(shè)施和上行線路減速提示探測器組成；其中下行線安全設(shè)施包括一對依 次排列的下行聯(lián)鎖阻車器及其限位開關(guān)，下行線安全設(shè)施包括一對依次排列的上行聯(lián)鎖阻車 器及其限位開關(guān)。所述斜巷跑車防護(hù)控制子系統(tǒng)包括斜巷防跑車控制模塊、斜巷紅外傳感器、捕車器限位 開關(guān)、擋車器限位開關(guān)、動作控制器；其中斜巷防跑車控制模塊與其他裝置連接，并與中央 控制器連接；斜巷紅外傳感器安裝在斜巷上。
所述行車線路控制子系統(tǒng)包括行車線路控制模塊、自動轉(zhuǎn)轍機(jī)、行人阻擋裝置、限位開 關(guān)、分支線路減速傳感器、線路選擇防誤入阻車器，其中限位開關(guān)設(shè)置在自動轉(zhuǎn)轍機(jī)和行人 阻擋裝置處，分支線路減速傳感器設(shè)置在距離支線道岔的適當(dāng)位置。
所述行車報(bào)警信號控制子系統(tǒng)包括行車報(bào)警信號控制模塊和行車報(bào)警執(zhí)行模塊，行車報(bào) 警信號控制模塊根據(jù)行車狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)控狀態(tài)發(fā)出不同警示信號指令到執(zhí)行模塊，執(zhí) 行模塊采用聲光報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。
所述信號傳輸系統(tǒng)包括DeviceNet控制總線，PLC中央控制器通過該總線與各子系統(tǒng)連接。
本實(shí)用新型的功能及特點(diǎn)-
1. 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序控制
由于安全防護(hù)措施對煤礦井下作業(yè)尤為重要，為減少作業(yè)過程中人為因素帶來的安全隱 患，本系統(tǒng)對斜巷全部行車相關(guān)設(shè)備(只包括絞車啟動控制)和設(shè)施實(shí)現(xiàn)程序控制。
針對行車運(yùn)行線路各類行車模式編制不同行車控制程序，每一類運(yùn)行模式都設(shè)計(jì)了上行 和下行不同運(yùn)行方式。分別在絞車房和上平車場總信號控制室內(nèi)配置運(yùn)行模式選擇控制面板。 通過運(yùn)行模式選擇面板選擇運(yùn)行模式后，運(yùn)行車輛無論按任一程序模式、任一種運(yùn)行方式運(yùn) 行，都能確保擋車器開啟和關(guān)閉具有特定的邏輯順序。系統(tǒng)將斜巷主要上、下車場間的車輛 運(yùn)行模式設(shè)計(jì)為默認(rèn)運(yùn)行線路，系統(tǒng)在無選擇的情況下，按斜巷主要上下車場間的運(yùn)行模式 運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行車輛下行時(shí)，由下行程序控制相關(guān)設(shè)備和設(shè)施按照設(shè)定的順序進(jìn)行動作；當(dāng)運(yùn) 行車輛上行時(shí)，由上行程序控制相關(guān)設(shè)備和設(shè)施按照設(shè)定的順序進(jìn)行動作，保證運(yùn)行車輛安 全運(yùn)行。當(dāng)車輛選擇支線運(yùn)行時(shí)，支線運(yùn)行線路就會自動納入系統(tǒng)控制，其它非運(yùn)行區(qū)段相 關(guān)設(shè)備和設(shè)施，自動處于安全設(shè)定狀態(tài)。
2. 全面檢測功能
檢測裝置是保證行車設(shè)備正確操作、行車設(shè)施準(zhǔn)確動作、運(yùn)行車輛安全運(yùn)行、獲取運(yùn)行 車輛運(yùn)行狀態(tài)信息的重要裝置。本系統(tǒng)選用多個(gè)類型的傳感器，并采用傳感器冗余技術(shù)，確 保運(yùn)行車輛狀態(tài)信息不丟失，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。
(1) 本系統(tǒng)在大絞車滾筒處安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，該編碼器是可逆增量型有原點(diǎn)輸出的編碼 器，只在旋轉(zhuǎn)期間輸出與旋轉(zhuǎn)速度成比例的脈沖數(shù)，在靜止?fàn)顟B(tài)下不輸出，它通過內(nèi)部的機(jī) 械裝置將旋轉(zhuǎn)角度信號轉(zhuǎn)換成與之成比例的光脈沖信號，然后將光脈沖信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電 脈沖信號。根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器監(jiān)測的車輛實(shí)際運(yùn)行速度和預(yù)定速度，對待繩車輛進(jìn)行跑車判定； 根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器測定運(yùn)行車輛正常運(yùn)行狀態(tài)下的正確位置，控制跑車防護(hù)裝置的動作狀態(tài)。 從而對運(yùn)行車輛實(shí)現(xiàn)進(jìn)行速度和運(yùn)行車輛位置的實(shí)時(shí)檢測。
(2) 在跑車防護(hù)裝置前后安裝光電傳感器以檢測運(yùn)行車輛位置，它是利用運(yùn)行車輛對光 束的遮光或反射，由同步回路選通電路，從而檢測車輛的運(yùn)行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)跑車車輛發(fā)出 跑車報(bào)警，防止部分車輛發(fā)生跑車事先到達(dá)，避免造成正常運(yùn)行車輛二次撞擊現(xiàn)象。
(3) 在每道防跑車裝置(阻車器、擋車器)和跑車防護(hù)裝置、轉(zhuǎn)轍機(jī)和推車設(shè)備處裝有 動作狀態(tài)限位開關(guān)，用以檢測相關(guān)設(shè)備和設(shè)施是否動作到位。
3. 健全過巻防護(hù)
防過巻裝置是通過在上平車場軌道上設(shè)置1組過巻軌道傳感器，通過上變坡點(diǎn)減速控制 傳感器和運(yùn)行程序，監(jiān)測軌道上行車輛上行到達(dá)指定區(qū)域后，防過巻裝置對絞車運(yùn)行實(shí)現(xiàn)定 點(diǎn)自動停車控制，并在上車場信號室內(nèi)設(shè)置手動(電磁閥)停車緊停開關(guān)，作為防過巻監(jiān)測 失效時(shí)實(shí)現(xiàn)緊急停車，達(dá)到全面防止過巻事故的發(fā)生。過巻軌道傳感器同時(shí)對系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn) 自動糾錯(cuò)復(fù)位，確保系統(tǒng)正常(無積錯(cuò))運(yùn)行。
4. 可靠的跑車保護(hù)設(shè)計(jì)斜巷跑車防護(hù)是斜巷運(yùn)輸安全自動化控制關(guān)鍵組成部分，其可靠性嚴(yán)重影響著斜巷運(yùn)輸 安全。因此，斜跑車防護(hù)保護(hù)裝置控制采用旋轉(zhuǎn)編碼器和行車定位傳感器雙作用自動控制， 系統(tǒng)能夠根據(jù)運(yùn)行車輛長度自動及時(shí)調(diào)整動作控制，動作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，動作控制便于調(diào)整， 動作控制參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)定。
根據(jù)斜巷上部、中部和下部不同區(qū)段跑車的不同性質(zhì)特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)裝配了上部、中部 和下部三種不同形式的常閉式跑車防護(hù)裝置
(1) 在斜巷上部變坡點(diǎn)下部略大于一列車長度位置，由于此處跑車距離較短，車輛運(yùn) 動慣量較小，破壞性較弱，設(shè)置了底板安裝式擋車器，便于安裝和維護(hù)。
(2) 斜巷中部是跑車防護(hù)重要區(qū)段，為縮短跑車距離，降低跑車運(yùn)動慣量，將斜巷中 部區(qū)段根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行化區(qū)段防護(hù)。防護(hù)裝置采用生根固定牢固，吸能性強(qiáng)，防護(hù)強(qiáng) 度高的柔性捕車器。
(3) 由于斜巷底部跑車防護(hù)設(shè)施直接影響著斜巷底部車場安全，于是對斜巷底部跑車 防護(hù)裝置進(jìn)行了單向可逆運(yùn)行設(shè)計(jì)，全面防止非控車輛進(jìn)入底部車場，并為加強(qiáng)斜巷底部防 護(hù)能力，對斜巷底部兩道防護(hù)裝置采取近距離安裝。
5. 違章行人的偵測
根據(jù)煤礦安全規(guī)程，斜巷運(yùn)輸時(shí)嚴(yán)禁人員通過。由于本系統(tǒng)的紅外傳感器在運(yùn)輸過程中 檢測到運(yùn)行車輛通過的同時(shí)也能檢測到行人的通過，所以當(dāng)運(yùn)行車輛運(yùn)行時(shí)紅外傳感器測知 行人通過時(shí)，報(bào)警器會報(bào)警，以通知絞車司機(jī)減速、停車，停止斜巷行車，便于各車場工作 人員進(jìn)行斜巷行人清理工作，避免"行車行人"違章運(yùn)行現(xiàn)象，確保斜巷安全運(yùn)行。
6. 顯示功能
顯示功能通過檢測系統(tǒng)(旋轉(zhuǎn)編碼器和各個(gè)傳感器)為絞車工作人員提供系統(tǒng)各相關(guān)監(jiān) 控設(shè)備、設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)和運(yùn)行車輛的動態(tài)位置進(jìn)行準(zhǔn)確顯示。
7. 報(bào)警功能
當(dāng)意外發(fā)生跑車事故時(shí)，本系統(tǒng)在進(jìn)行保護(hù)和控制的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)聲/光報(bào)警功能， 確保現(xiàn)場工作人員在第一時(shí)間及時(shí)采取可行有效的措施進(jìn)行處理突發(fā)事件，保證運(yùn)行車輛的 安全運(yùn)行。
本系統(tǒng)主要設(shè)置了以下幾個(gè)語音功能運(yùn)行車輛上行和下行語音提示功能、運(yùn)行車輛超 速、運(yùn)行車輛非控(斷繩)、運(yùn)行線路各相關(guān)設(shè)備和設(shè)施工作不到位、限制行人范圍行人狀態(tài)
聲光語音報(bào)警功能和行車信號誤發(fā)等語音提示功能。
9. 便捷的記憶、讀取功能
本系統(tǒng)利用觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)便捷操作和歷史數(shù)據(jù)査詢功能。系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)中加入信號 系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)各模塊的分文件存儲模式，使每一次的操作的讀取簡單化。每個(gè)
文件可儲存99條數(shù)據(jù)記憶，并且采取了自動更新功能，為使用中出現(xiàn)的故障及事故可分析到
可靠數(shù)據(jù)得到保障。另外，本系統(tǒng)還具有擴(kuò)展功能，中央控制器預(yù)留出輸入、輸出端口，可 根據(jù)使用情況隨時(shí)修改程序，增加可控新設(shè)備，并具備與工控網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān) 控。
10. 自動監(jiān)測功能
為減少現(xiàn)場維護(hù)人員維修工作量，降低維護(hù)難度，系統(tǒng)設(shè)置自動自監(jiān)測功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 循環(huán)不間斷自檢，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)顯示，以便進(jìn)行準(zhǔn)確及時(shí)的系統(tǒng)維護(hù)，確保系統(tǒng)正常無故障 運(yùn)行。
11. 優(yōu)質(zhì)大容量信號傳輸系統(tǒng)
DeviceNet是由Allen-Bradley公司開發(fā)的一種基于CAN的開放的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。 DeviceNet作為一種高性能的協(xié)議，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)已成為國際標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn) 和中國國家標(biāo)準(zhǔn)。目前在大型隧道通風(fēng)和汽車裝配流水線上得到廣泛的應(yīng)用。
本系統(tǒng)中我們采用以DeviceNet為底層網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上連接的輸入設(shè)備有按鈕、接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)等，輸出設(shè)備有指示燈、控制閥、報(bào) 警器、接觸繼電器等。系統(tǒng)通過ControlNet實(shí)現(xiàn)各設(shè)備與PLC之間的通信，完成系統(tǒng)控制、 監(jiān)測、故障報(bào)警等功能。
現(xiàn)場的所有信號通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂破鳎刂破骺刂菩盘栆餐ㄟ^ DeviceNet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備中。
煤礦現(xiàn)場環(huán)境十分復(fù)雜，現(xiàn)場的環(huán)境溫度、濕度、噪聲都可能對控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。干 擾可使系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性受到影響，因此在本系統(tǒng)中必須采取有效抗干擾措施，提高系 統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
干擾的形成需要同時(shí)具備干擾源，干擾傳輸通道，對干擾敏感的接收電路三個(gè)條件，因
此本系統(tǒng)采用如下相對應(yīng)的方法抑制干擾1)光電隔離技術(shù)；2)屏蔽技術(shù)；3)接地技術(shù)；
4)合理的布線。
本實(shí)用新型的有益效果是該斜巷運(yùn)輸安全自動化控制系統(tǒng)，全面吸收借鑒當(dāng)前國內(nèi)許
多井下高安全、自動化控制安全設(shè)施，如常閉捕車器、雷達(dá)防跑車裝置、常閉氣動擋車粱等 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，克服以上系統(tǒng)安全防護(hù)功能單一、程序化程度低、可靠性差、不具備聯(lián)鎖性能、 不具備防跑車性能等不足，根據(jù)斜巷運(yùn)輸運(yùn)行工序通過可靠的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系技術(shù)，吸納可靠的車 場推車設(shè)備，設(shè)計(jì)了斜巷運(yùn)輸控制程序，通過可靠健全的檢測和監(jiān)測手段，確保了系統(tǒng)高可 靠性運(yùn)行，解決了斜巷運(yùn)輸安全設(shè)施人為操作，實(shí)現(xiàn)了斜巷運(yùn)輸從安全設(shè)施操作、填車、推 車到行車線路設(shè)施操作的程序自動控制，消除了人為因素對斜巷運(yùn)輸安全的影響，減輕了車 場操作人員的勞動強(qiáng)度，減少了車場人員占用，避免了職工在不安全環(huán)境下作業(yè)的現(xiàn)象，提 高了斜巷運(yùn)輸自動化裝備水平，創(chuàng)建了"本質(zhì)安全"工作環(huán)境，改變了傳統(tǒng)的斜巷人為作業(yè) 模式，為礦井斜巷運(yùn)輸開創(chuàng)了自動化作業(yè)新天地，為礦井安全生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)一 步推進(jìn)了礦井"本質(zhì)安全"化建設(shè)。

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1、大絞車，2、旋轉(zhuǎn)編碼器，3、阻車器l， 4、阻車器ll, 5、阻車器川，6、小車， 7、捕車器l， 8、吊梁l， 9、捕車器ll， 10、吊梁ll， 11、吊梁lll， 12、中央控制器，13、信 號機(jī)，14、鋼絲繩，15、紅外傳感器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1中，本實(shí)用新型包括中央控制系統(tǒng)、行車聯(lián)系信號子系統(tǒng)、上平車場防跑車安全設(shè) 施控制子系統(tǒng)、斜巷跑車防護(hù)控制子系統(tǒng)、行車線路控制子系統(tǒng)、行車報(bào)警信號控制子系統(tǒng)、 信號傳輸系統(tǒng)，所述信號傳輸系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)輸入端連接，中央控制系統(tǒng)輸出端分別與 各子系統(tǒng)連接；其中，上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)通過中央控制系統(tǒng)與系統(tǒng)其它子 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制結(jié)構(gòu)，其余各子系統(tǒng)內(nèi)也分別采用連鎖結(jié)構(gòu)控制。
1.中央控制系統(tǒng)中央控制系統(tǒng)有主控制電源箱、PLC中央控制器13、主控操作箱、信號 傳輸總站、系統(tǒng)顯示器組成。主控制電源箱、信號傳輸總站和主控操作箱可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需 要選點(diǎn)安裝，主控操作箱和系統(tǒng)顯示器安設(shè)在大絞車房便于司機(jī)觀察與操作的位置。
PLC中央控制器主要實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的智能控制，它采用OMRON公司的CJ1M CPU23和CP1H。
主控制電源箱是系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行、控制各類電源的提供裝置。
系統(tǒng)信號傳輸總站主要完成主控器與系統(tǒng)各控制點(diǎn)的采集信號及系統(tǒng)控制信號的傳輸 與連接。
主控操作箱是各分站控制狀態(tài)的選擇操作控制裝置。為適應(yīng)現(xiàn)場運(yùn)輸要求，當(dāng)系統(tǒng)局部 控制點(diǎn)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，可通過主控箱操作對系統(tǒng)進(jìn)行自動控制程序進(jìn)行適應(yīng)性變更，確保 故障點(diǎn)外系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng)顯示器為全面對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示，包括控制設(shè)備狀態(tài)、提升設(shè)備運(yùn)行速度、 提升終端位置、線路選擇狀態(tài)、主控箱狀態(tài)顯示等相關(guān)顯示，以便操作人員觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀 態(tài)；為便于操作人員進(jìn)行方便、及時(shí)操作，在系統(tǒng)顯示面板上設(shè)置運(yùn)行線路自動控制系統(tǒng)選 擇，并且在系統(tǒng)狀態(tài)出現(xiàn)故障(設(shè)備、程序)或非控狀態(tài)(跑車、過巻、行車行人、誤發(fā)信 號)時(shí)進(jìn)行聲光語音報(bào)警，及時(shí)警示操作人員采取相應(yīng)應(yīng)急措施，并設(shè)置系統(tǒng)恢復(fù)按鈕，在 故障處理完畢后使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。
2、 行車聯(lián)系信號子系統(tǒng)
該系統(tǒng)有中央控制器信號控制模塊、信號機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器組成。主要通過旋轉(zhuǎn)編碼器根 據(jù)絞車提升終端所處起始狀態(tài)，事先判定預(yù)運(yùn)行模式，正確處理行車信號。當(dāng)中央控制器通 過旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的信號檢測到絞車鉤頭處于上平車場位置時(shí)，絞車只能運(yùn)行下行程序或停 止?fàn)顟B(tài)，則此時(shí)中央控制器只接收信號機(jī)發(fā)出的下行信號和停止信號，而上行信號失效，并 發(fā)出錯(cuò)誤信號提示；反之，當(dāng)PLC檢測到絞車鉤頭處于下平車場位置時(shí)，中央控制器只接收 上行信號和停止信號，這樣就可以實(shí)現(xiàn)上行信號和下行信號互鎖，消除誤行車。
當(dāng)牽引車輛下行時(shí)，上平車場工作人員通過信號機(jī)發(fā)出下行信號，中央控制器通過旋轉(zhuǎn) 編碼器測知鉤頭位置判定確認(rèn)提升終端處于上平車場時(shí)，中央控制器將下行車信號傳遞給下 平車場信號員，下平車場具備行車條件后，下平車場信號員通過信號機(jī)發(fā)出下行信號，中央 控制器判定正確后，將下行信號傳上平車場工作人員，并在接收到下平車場信號員通過信號 機(jī)反饋的確認(rèn)信息后，上平車場工作人員發(fā)出下行信號，中央控制器接到行車信號與提升終 端所處位置進(jìn)行判定，確認(rèn)信號正確后，將下行車信號分別傳遞給絞車司機(jī)和下平車場；若 判定信號錯(cuò)誤則拒絕信號傳遞，并向本信號機(jī)發(fā)出錯(cuò)誤信號提示。絞車司機(jī)得到正確信號后， 中央控制器通過旋轉(zhuǎn)編碼器測知鉤頭位置判定確認(rèn)礦車處于上平車場時(shí)，通過絞車控制按鈕 對絞車實(shí)現(xiàn)下行行車控制(上行操作無效)。當(dāng)牽引車輛上行時(shí)，下平車場工作人員通過信號 機(jī)發(fā)出上行信號，中央控制器通過旋轉(zhuǎn)編碼器測知鉤頭位置判定確認(rèn)提升終端處于下平車場 時(shí)，中央控制器將上行車信號傳遞給上平車場信號員，上平車場具備行車條件后，上平車場 信號員通過信號機(jī)發(fā)出上行信號，中央控制器判定正確后，將上行信號傳給絞車司機(jī)，控制 絞車只能上行。中央控制器接到行車信號與提升終端所處位置不符時(shí)，拒絕信號傳遞，并向 本信號機(jī)發(fā)出錯(cuò)誤信號提示。
旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)對提升終端位置和行進(jìn)速度進(jìn)行準(zhǔn)確判定，是對提升絞車進(jìn)行控制的信 號采集基礎(chǔ)。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過內(nèi)部兩個(gè)光敏接受管轉(zhuǎn)化其角度碼盤的時(shí)序和相位關(guān)系， 得到其角度碼盤角度位移量增加或減少。該系統(tǒng)選用歐姆龍E6B2-CWZ6C編碼器。
3、 上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)
上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)它包括中央控制器防跑車控制模塊、下行線安全設(shè) 施、上行線安全設(shè)施和上行線路減速提示探測器組成；其中下行線安全設(shè)施包括一對依次排
列的下行聯(lián)頓阻車器及其限位開關(guān)，下行線安全設(shè)施包括一對依次排列的上行聯(lián)鎖阻車器及 其限位開關(guān)。
上平車場阻車器通過中央控制器防跑車模塊與系統(tǒng)其它子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，位置對應(yīng)
的上行聯(lián)鎖組合器和下行聯(lián)鎖阻車器只有在絞車運(yùn)行狀態(tài)下具備動作條件，另一對對應(yīng)的上 行、下行阻車器只有在絞車停止?fàn)顟B(tài)下具備動作條件。兩下行線路阻車器與兩上行阻車器通
過中央控制器實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)鎖控制，兩下行阻車器無法同時(shí)打開，它們只有在其中一個(gè)
關(guān)閉到位的狀態(tài)下另一個(gè)才具備打開條件；上行阻車器也按同樣條件動作。
中央控制器防跑車控制模塊通過信號系統(tǒng)確認(rèn)各線(上行線、下行線)安全設(shè)施動作順 序和所處狀態(tài)。下行車控制，在一個(gè)下行阻車器關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，下行行車信號系統(tǒng)具備聯(lián)系條 件，系統(tǒng)在接受到下行車運(yùn)行指令時(shí)，另一下行阻車器打開到位后，車場下行推車機(jī)進(jìn)行推 車作業(yè)，尾部車輛過后，推車機(jī)停機(jī)復(fù)位，下行阻車器立即關(guān)閉。上行車控制， 一個(gè)上行阻 車器關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，上行行車信號系統(tǒng)具備聯(lián)系條件，上行車到達(dá)減速限位開關(guān)后，絞車房揚(yáng) 聲器進(jìn)行減速語音提示，另一阻車器自動打開，前部車輛到達(dá)防過巻限位開關(guān)后，絞車停車，關(guān)閉的上行阻車器具備打開條件。
4、 下行操車控制子系統(tǒng)
下行操車控制系統(tǒng)包括下行推車機(jī)操作控制和推車作業(yè)與下行線路安全設(shè)施動作聯(lián)鎖控制。
在絞車停車狀態(tài)下，上平車場進(jìn)行填車操作，車場填車操作工作人員(一個(gè)下行阻車器
關(guān)閉狀態(tài)下)按下另一下行阻車器打開按鈕，并將礦車推至兩下行阻車器之間連車車場；一 個(gè)下行阻車器閉合。在提升終端(鉤頭)在上平車場狀態(tài)下，列車連車完畢并確認(rèn)后，信號 員通過信號機(jī)互發(fā)下行信號，該信號傳至中央控制器，確認(rèn)下行信號有效，如果誤發(fā)為上行 信號，中央控制器根據(jù)鉤頭位置，會自動判定為無效信號，并控制大絞車運(yùn)轉(zhuǎn)方向只能使礦 車處于下行狀態(tài)。信號確認(rèn)后，絞車開始起動，工作人員按住下行按鈕，另一下行阻車器開 啟，待完全打開后，啟動自動推車機(jī)推動礦車下行；當(dāng)開啟的下行阻車器后的傳感器測知礦 車全部通過時(shí)，自動推車機(jī)停止，中央控制器控制該下行阻車器關(guān)閉，進(jìn)入斜巷運(yùn)行狀態(tài)。
5、 上行操車控制子系統(tǒng)
上行操車控制系統(tǒng)包括上行推車機(jī)操作控制和推車作業(yè)與上行線路安全設(shè)施動作聯(lián)鎖控制。
在絞車上行車狀態(tài)下，運(yùn)行車輛觸及上行減速限位開關(guān)時(shí)，絞車房揚(yáng)聲器進(jìn)行減速語音 提示，同時(shí)一個(gè)上行阻車器自動打開；待車輛觸及防過巻限位開關(guān)時(shí)，絞車自動停止運(yùn)行， 該打開的上行阻車器自動關(guān)閉。在其關(guān)閉到位后，待摘鉤作業(yè)完成后，操作人員開啟出車按 鈕，另一上行阻車器自動開啟，開啟到位后，上行線推車機(jī)進(jìn)行推車作業(yè)，推車到指定位置 后，自動恢復(fù)原位，該上行阻車器自動關(guān)閉，上行操車作業(yè)完畢。
6、 斜巷跑車防護(hù)控制子系統(tǒng)
系統(tǒng)有中央控制器斜巷防跑車控制模塊、斜巷紅外傳感器、(捕、擋車器)限位開關(guān)、動 作控制器組成。
防跑車控制模塊是本系統(tǒng)與外部系統(tǒng)建立聯(lián)系，并處理本系統(tǒng)內(nèi)部信息的指揮控制中心。 斜巷紅外線傳感器是實(shí)現(xiàn)在絞車提升運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時(shí)對進(jìn)入斜巷物體實(shí)施監(jiān)測，并與 絞車滾筒旋轉(zhuǎn)編碼器共同對車輛運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測。
限位開關(guān)對斜巷跑車防護(hù)安全設(shè)施動作狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測，并將狀態(tài)信息傳遞給控制中心。 動作控制器是根據(jù)控制中心傳遞的指令，對安全防護(hù)設(shè)備實(shí)施正確控制。 在提升車輛上行與下行運(yùn)行過程中，保證擋車器與跑車防護(hù)裝置開啟和關(guān)閉具有特定的 智能動作和邏輯順序，即當(dāng)車輛在正常運(yùn)行過程中，只有到達(dá)每個(gè)擋車器與跑車防護(hù)裝置指 定位置，此裝置才會開啟，而其它裝置均處于閉合狀態(tài)。為此，當(dāng)運(yùn)行車輛下行時(shí)，由下行 程序控制擋車器按照規(guī)定的順序開啟和關(guān)閉；當(dāng)運(yùn)行車輛上行時(shí)，由上行程序控制擋車器的 邏輯順序，保證運(yùn)行車輛安全運(yùn)行。
在運(yùn)行車輛運(yùn)行過程中出現(xiàn)跑車現(xiàn)象有兩種 一是運(yùn)行車輛運(yùn)行狀態(tài)與絞車滾筒運(yùn)行狀
態(tài)不一致(斷繩、脫鉤)；二是運(yùn)行車輛運(yùn)行狀態(tài)與絞車滾筒運(yùn)行狀態(tài)一致，但為非正常運(yùn)行 狀態(tài)(帶繩超速)。為此本系統(tǒng)從兩個(gè)方面設(shè)置保護(hù)其一，由旋轉(zhuǎn)編碼器與擋車器5和跑車 防護(hù)裝置前端傳感器同時(shí)檢測運(yùn)行車輛實(shí)際位置，由中央控制器判斷該位置是否一致，從而 確定是否斷繩、脫鉤，若發(fā)生斷繩、脫鉤事故，發(fā)出報(bào)警信號，并將信號傳至中央控制器， 消除跑車防護(hù)裝置開啟指令，對運(yùn)行車輛進(jìn)行攔截。其二，由旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)時(shí)檢測運(yùn)行車輛 運(yùn)行速度，當(dāng)檢測速度大于車輛正常運(yùn)行規(guī)定極限速度時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號，同時(shí)使擋車裝置 與跑車防護(hù)裝置處于閉合狀態(tài)，則對運(yùn)行車輛進(jìn)行攔截，并提示絞車司機(jī)減速、制動。
7、 行車線路控制子系統(tǒng)
系統(tǒng)有中央控制器行車線路控制模塊、(自動轉(zhuǎn)轍機(jī)、行人阻擋裝置)執(zhí)行器、限位開 關(guān)、分支線路減速傳感器、線路選擇防誤入阻車器等組成。
行車線路控制模塊是根據(jù)行車程序選擇，下達(dá)線路行車指令。
限位開關(guān)對自動道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)和行人阻擋裝置動作狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測，并將狀態(tài)信息傳遞給控制中心。
動作控制器是根據(jù)控制中心傳遞的指令，對自動道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)和行人阻擋裝置實(shí)施正確控制。
支線線路減速傳感器是在選擇支線線路運(yùn)行時(shí)，對絞車運(yùn)行發(fā)出減速和支線道岔動作信
白
'E、 o
根據(jù)斜巷現(xiàn)場不同行車線路實(shí)際現(xiàn)狀編設(shè)不同運(yùn)行線路程序，實(shí)現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)自動選擇
行車線路；斜巷上、下車場道岔根據(jù)上下行車模式和不同運(yùn)行線路選擇，實(shí)現(xiàn)自動選擇動作 狀態(tài)和行車線路。在運(yùn)行車輛到達(dá)分支線路減速傳感器時(shí)，絞車房揚(yáng)聲器發(fā)出減速提示，并 對支線道岔狀態(tài)進(jìn)行判斷和動作控制，確保按正確運(yùn)行。支線需反向運(yùn)行時(shí)，當(dāng)監(jiān)測到道岔 動作不到位時(shí)，限制絞車下行啟動。
8、 行車報(bào)警信號控制子系統(tǒng)
行車報(bào)警信號控制系統(tǒng)由中央控制器行車報(bào)警信號控制模塊和行車報(bào)警執(zhí)行模塊兩部分 組成。
中央控制器行車報(bào)警信號控制模塊根據(jù)行車狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)控狀態(tài)發(fā)出不同警示信 號指令，執(zhí)行模塊進(jìn)行警示報(bào)警控制。當(dāng)運(yùn)行車輛處于下行或上行狀態(tài)時(shí)，中央控制器控制 語音報(bào)警信號。當(dāng)意外發(fā)生跑車事故、設(shè)備未處于設(shè)計(jì)位置或出現(xiàn)以外狀態(tài)時(shí)，本系統(tǒng)可以 實(shí)現(xiàn)聲/光報(bào)警功能，確?，F(xiàn)場工作人員在第一時(shí)間及時(shí)采取可行有效的措施進(jìn)行處理突發(fā)事 件，保證人員和設(shè)備安全。
9、 信號傳輸系統(tǒng)
信號傳輸部分1)主站模塊CJ1W—DRM21， 2)從站模塊CPM1A—DRT21， 3)傳輸介 質(zhì)5芯屏蔽線。
Device^t主站處理控制器收集和分配I/O數(shù)據(jù)，從站是主站從該處收集I/O數(shù)據(jù)及向 它分配1/0數(shù)據(jù)的設(shè)備。
與從節(jié)點(diǎn)PLC相匹配的DeviceNet各從節(jié)點(diǎn)模塊為CPM1A—DRT21， CPM1A— DRT2〗只能作為從站模塊。
DeviceNet傳輸介質(zhì)有環(huán)繞屏蔽線和扁平電纜兩種，電纜為5芯，兩根信號線，兩根 電源線， 一根屏蔽線。
圖2中，給出了本實(shí)用新型的安裝示意圖。
在斜巷的水平端安裝大絞車l,其上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器2，在該段還設(shè)有阻車器13和阻車 器114以及紅外傳感器15。小車6通過鋼絲繩14與大絞車1連接。在斜巷壁上安裝PLC中 央控制器12和信號機(jī)13。在斜巷上則設(shè)有阻車器I115。同時(shí)在斜巷內(nèi)還設(shè)有捕車器I7、捕 車器H9，以及吊梁I8、吊梁IIlO和吊梁IIIll。
權(quán)利要求1、一種煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，它包括中央控制系統(tǒng)、行車聯(lián)系信號子系統(tǒng)、上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)、斜巷跑車防護(hù)控制子系統(tǒng)、行車線路控制子系統(tǒng)、行車報(bào)警信號控制子系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)，其特征是所述信號傳輸系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)輸入端連接，中央控制系統(tǒng)輸出端分別與各子系統(tǒng)連接；其中，上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)通過中央控制系統(tǒng)與系統(tǒng)其它子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制結(jié)構(gòu)，其余各子系統(tǒng)內(nèi)也分別采用聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，其特征是所述中央控制 系統(tǒng)包括主控制電源箱、PLC中央控制器、主控操作箱、信號傳輸總站、系統(tǒng)顯示器，主控 制電源箱、信號傳輸總站和主控操作箱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，其特征是所述行車聯(lián)系 信號子系統(tǒng)包括中央控制器信號控制模塊、信號機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在大絞車 上將檢測到的大絞車鉤頭位置信號送入PLC中央控制器，信號機(jī)將小車的上行、下行和停止 信號送入PLC中央控制器，由其完成上行信號和下行信號互鎖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，其特征是所述上平車場 防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)它包括中央控制器防跑車控制模塊、下行線安全設(shè)施、上行線安 全設(shè)施和上行線路減速提示探測器組成；其中下行線安全設(shè)施包括一對依次排列的下行聯(lián)鎖 阻車器及其限位開關(guān)，下行線安全設(shè)施包括一對依次排列的上行聯(lián)鎖阻車器及其限位開關(guān)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，其特征是所述斜巷跑車 防護(hù)控制子系統(tǒng)包括斜巷防跑車控制模塊、斜巷紅外傳感器、捕車器限位開關(guān)、擋車器限位 開關(guān)、動作控制器；其中斜巷防跑車控制模塊與其他裝置連接，并與中央控制器連接；斜巷 紅外傳感器安裝在斜巷上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，其特征是所述行車線路 控制子系統(tǒng)包括行車線路控制模塊、自動轉(zhuǎn)轍機(jī)、行人阻擋裝置、限位開關(guān)、分支線路減速 傳感器、線路選擇防誤入阻車器，其中限位開關(guān)設(shè)置在自動轉(zhuǎn)轍機(jī)和行人阻擋裝置處，分支 線路減速傳感器設(shè)置在距離支線道岔的適當(dāng)位置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，其特征是所述行車報(bào)螯 信號控制子系統(tǒng)包括行車報(bào)警信號控制模塊和行車報(bào)警執(zhí)行模塊，行車報(bào)警信號控制模塊根 據(jù)行車狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)控狀態(tài)發(fā)出不同警示信號指令到執(zhí)行模塊，執(zhí)行模塊采用聲光報(bào) 警裝置進(jìn)行報(bào)警。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)，其特征是所述信號傳輸系統(tǒng)包括DeviceNet控制總線，PLC中央控制器通過該總線與各子系統(tǒng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煤礦井下斜巷安全自動化控制系統(tǒng)。它具有能保障井下斜巷運(yùn)輸?shù)陌踩浴⒏咝?，滿足礦井斜巷運(yùn)輸安全生產(chǎn)的要求，降低安全事故概率，減少經(jīng)濟(jì)損失等優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)為它包括中央控制系統(tǒng)、行車聯(lián)系信號子系統(tǒng)、上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)、斜巷跑車防護(hù)控制子系統(tǒng)、行車線路控制子系統(tǒng)、行車報(bào)警信號控制子系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)，所述信號傳輸系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)輸入端連接，中央控制系統(tǒng)輸出端與各子系統(tǒng)連接；其中，上平車場防跑車安全設(shè)施控制子系統(tǒng)通過中央控制系統(tǒng)與系統(tǒng)其它子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制結(jié)構(gòu)，其余各子系統(tǒng)內(nèi)也分別采用連鎖結(jié)構(gòu)控制。
文檔編號G05B19/048GK201138438SQ20072003052
公開日2008年10月22日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者丁代存, 吳承格, 左增民, 管志光 申請人:左增民