三菱PLC在井口信號系統技術升級上的應用

張帥軍

摘 要：唐山礦八號井井口信號系統原來采用接觸器做為控制核心，存在著線路復雜，功能單一，故障率高和操作電壓高等缺點，并且由于接觸器本身的問題（剩磁、觸頭粘連、寄生回路），非常容易發生信號誤發出的事故，另外各信號之間無法有效閉鎖，存在嚴重的安全隱患，對人員和設備的安全造成較大的威脅。可編程邏輯控制器（PLC）是近幾年迅速發展起來的新型控制設備，它是以微處理器為基礎的高度集成化的工業控制裝置，是計算機技術與工業控制技術相結合的產物，代表了工業自動化領域的發展方向。它的主要特點有：編程簡單、維護方便、接線簡單、可靠性高、抗干擾能力強、施工周期短，通信功能強等優點。如果將PLC作為信號系統的控制核心，充分利用其系統工作電壓低（DC24V），可靠性高（自身帶自檢功能）拓展能力強、程序更改快等優點，既能降低事故率，還能極大地提高信號系統的安全系數。

關鍵詞：PLC 信號系統 控制核心 技術升級

中圖分類號：TD54 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0033-01

原八號井井口信號系統采用CJ10-10A交流接觸器做為控制核心，系統工作電壓為AC127V，井口控制箱內采用LA19按鈕開關做輸入元件，用XD7系列信號指示燈作為信號燈光顯示，采用電鈴作為聲音提示。車房內設有信號配電箱，負責將上、下井口的各種輸入信號進行繼電器邏輯控制，并將結果通過大量的信號電纜分別送到上、下井口的操作臺和車房內的信號顯示燈箱中。存在的問題如下。

（1）系統工作電壓高，井下潮濕環境惡劣，非常容易漏電，威脅信號操作工的人身安全。

（2）存在寄生回路，使各信號之間無法有效閉鎖，即能同時發出多種信號。

（3）由于接觸器本身在長時間運轉后會發生觸頭粘連，線圈有剩磁等問題會造成信號消不掉的事故，嚴重威脅人員的安全。

（4）故障率高，由于井口信號使用頻率非常高，所以會造成信號系統中的按鈕、指示燈、接觸器、電鈴等經常發生故障，如果發生短路事故會造成整個系統癱瘓，并且線路復雜查找事故點非常麻煩。

（5）不具備語音提示功能，只能用電鈴做簡單的提示，無法滿足井口復雜的現場工況要求。

（6）無法和井口的操車系統進行有效的閉鎖，無法實現和井口操車系統的連鎖控制。

（7）沒有備用信號系統，不符合《煤礦安全規程》的要求。

因此非常需要進行技術升級以提高信號的安全性和穩定性。

1 新信號系統的選型

核心控制器的好壞，直接關系到整個信號系統的運行狀況，為此本系統采用日本三菱FX2N系列作為主體核心器件，下面先對三菱FX2N系列PLC做一下簡單介紹。

（1）三菱FX2N系列的主要功能。

①開關量的邏輯控制。

這是PLC最常用的功能，PLC設置了與、或、非等邏輯指令，能取代傳統的繼電器控制系統，實現邏輯控制。

②模擬量的過程控制。

PLC具有模/數轉換和數/模轉換的功能，能完成對模擬量的檢測、控制和調節。

③定時控制。

PLC為用戶提供幾十個甚至幾千個記時器，以完成控制系統對特定時間控制的要求。

④記數控制。

PLC為用戶提供幾十個甚至幾千個記數器，其最高記數頻率可達50kHz，以完成控制系統特定記數控制的要求。

⑤通訊和聯網。

新一代的PLC都具有通訊功能。PLC的通訊包括PLC之間、PLC與上位機之間、PLC與其它智能設備之間的通訊。

（2）三菱FX2N系列的構成。

FX2N系列由基本單元、擴展單元、擴展模塊及特殊適配器等構成，僅用基本單元、或將上述各種產品組合起來使用均可。

（3）輸出形式的選擇。

繼電器輸出（R）：可用于交流負載或直流負載，為有觸點輸出。

SSR輸出（S）：用于交流負載的無觸點輸出。

晶體管輸出（T）：用于直流負載的無觸點輸出。

（4）供輸入電路用的電源。

基本單元或擴展單元中均內裝DC +24V電源供輸入裝置使用。

2 新系統的具體功能

根據現場情況，在上井口、下井口水平各設一個操作臺，信號工可以通過此操作臺發出提升信號。在車房內設一臺顯示箱，用于絞車司機觀看提升信號。上、下井口信號部分選用FX2N-48MR型PLC作為控制器，車房信號部分選用FX2N-32MR型PLC作為控制器.并在上、下井口進車側和出車側分別加裝語言安全告警箱，車房司機室內也加裝語言安全告警箱，另外在上、下井口出車側分別加裝副勾信號操作箱。新信號系統的詳細功能。

（1）提升指令的數字和漢字顯示功能：全線顯示屏均有數字“2、3、4、5”分別表示“快上、快下、慢上、慢下”，數字“1”表示停車，并有漢字“檢修、急停、提人、提物、調平、換層信號塊表示具體信號。

（2）信號記憶功能，能存儲前三次所發信號。

（3）急停報警功能和急停擴展功能；有急停信號與絞車安全回路閉鎖的接口，當井底各水平發出急停后需從車房復位。

（4）信號之間的閉鎖功能，即當其中一個信號發出后，其它信號不能發出。

（5）信號與開車回路的閉鎖功能，即信號不發到車房，絞車不能啟動。

（6）水平安全設施與信號的閉鎖功能，即井門、搖臺等井口安全設施不到位，信號不能發出。

（7）提升次數的記憶功能。

（8）有與信號顯示相同次數的打點音響報警功能。如當信號“2”發出后，有自動的兩次打點音響。

（9）有PLC對本信號系統自動掃描檢測功能。

（10）有備用信號系統。

（11）有車房直通井口、井口直通井下水平的雙功擴音通訊功能。

（12）有與操車控制系統閉鎖的接口功能。

（13）語言安全告警裝置接口功能。

（14）有與計算機聯網的422接口

3 結語

通過安裝后的長時間運轉，可以發現以PLC做為信號系統的控制核心具有以下優點。

（1）系統運轉電壓低（+24V），屬于安全工作電壓，可有效避免井下因為潮濕造成漏電后造成人員觸電的的危險。

（2）系統運轉非常可靠，通過合理、科學的編程，杜絕了寄生回路，解決了信號之間無法閉鎖的問題。

（3）兼容程度高，本身可分別與絞車電控系統，井口操車系統進行連鎖控制。

（4）功能多，除了本身具有兩套信號系統外，自身還集合語音通信功能和信號打點功能。

（5）故障率低，維修量小，出現問題可用工控機直接查找出故障點。

（6）采用信號顯示塊，使井口信號工和車房絞車司機能非常直觀的看清信號的種類。

（7）能和操車系統進行聯鎖控制，可采用點對點傳輸或通訊傳輸的方式與操車PLC進行閉鎖控制，提高了井口自動化水平，減輕了把鉤工的勞動強度。

（8）滿足了《煤礦安全規程》的要求。

參考文獻

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