猴車智能控制系統設計分析

韓 劍

（汾西礦業高陽煤礦， 山西 呂梁 032300）

引言

猴車作為礦井生產運輸環節的核心設備，因其所獨具的上下人便捷、操作維護簡捷、可隨到隨行等特點，在煤礦井下生產的人員運輸中獲得了廣泛的應用。而猴車系統的智能化控制技術作為現代化煤礦生產建設所不可或缺的核心構成要素，對整個礦井井下生產的安全開展和高效開展有著直接的影響。因此，增強對猴車智能控制系統設計的研發和探究成為了眾多礦井技術人員所關注的焦點。

1 猴車智能系統設計要點分析

猴車智能系統設計要點主要包括地面監控中心和井下控制主站，其中地面控制中心的主要功能為對井下猴車運行狀況進行遠程實時監測，并對運行的相關數據進行存儲和分析，為其運行的最優化提供數據參照；井下控制主站的主要功能為借助PLC智能系統通過分析比對猴車實時運行數據和預設正常數據，能夠發現運行中存在的各類故障隱患，并發出相應警報，為猴車安全運行提供根本保證[1]。

2 猴車智能系統整體設計分析

完整的猴車智能系統應當由地面監控中心、井下控制主站和井下遠程I/O（輸入/輸出）分站所構成，其結構示意圖如圖1。地面監控系統借助組態運行軟件對猴車井下運行狀況進行實時監測并對相關運行數據進行記錄存儲；井下控制主站選擇S7-300型PLC智能控制端，通過分析比對猴車運行數據，達成對猴車運行的安全調控。而井下控制主站通地面監控中心的連接借助覆蓋全礦井的工業以太網予以實現，以太網采取CP343-1通訊模塊，借助Rrofibus-DP通訊協議實現整個礦井范圍內的有效遠程通訊[2]。

圖1 猴車智能控制系統結構框架示意圖

2.1 井下控制主站

對于井下控制主站而言，其主要設備分布布設示意圖如下圖2所示。

2.1.1 控制箱硬件分析

控制箱作為猴車智能控制系統井下控制主站的核心組件，主要由繼電裝置和PLC系統構成，其中PLC用于對系統所采集猴車運行數據進行比對分析后，對電機、液壓站及報警裝置等系統主要設備予以調控。整個系統中共設置1條電流模擬信號線路和40個數字量I/O點，其中數字量連接點囊括按鈕控制信號點、檢測信號點和傳感信號點等，譬如越位保護訊號、上人感應信號、操作控制按鈕信號燈。各數字量I/O點數量統計表如下頁表1所示[3]：

對于正常作業而言，當PLC接收到控制中心發出的啟動信號時（信號來源為上人感應裝置檢測到由工人上車或上位機開車信號或機頭機尾開車按鈕信號），PLC首先向機頭、機尾上人警報裝置發出指令，隨后上人預警裝置預警3 s，系統依次開啟電機控制裝置、液壓制動裝置及液壓驅動裝置，最后猴車正式啟動運行。在運行時，若中間無人再上車，則猴車運行滿10 min后自行停車；若中間有人上車，系統則自動刷新運行計時。此外，在運行過程中若遠程監測系統檢測到出現礦工越位、電機過載、猴車超（欠）速等異常信號，則會立即中斷供電，停止猴車運行并發出警報[4-5]。

表1 猴車智能控制箱系統數字量I/O點數量統計表

2.1.2 控制箱軟件分析

井下控制主站軟件程序選用梯形圖語言進行編制，采取結構化編程技術，整個程序細化為主程序塊1個和子程序塊3個，并通過主程序塊對3個子程序的運行和使用進行統一調配。井下主站控制程序流程示意圖如圖3所示。

圖3 井下主站控制程序流程示意圖

2.1.3 操作臺

通過操作臺，井下作業人員能夠對猴車作業方式和控制方式予以設置。作業方式主要包括兩種，分別為正常模式和強制模式，其中前者是系統保護發生后，相關信號及時傳輸至控制主站，經過系統處理后發出相應操控指令，并予以動作；后者是系統保護發生后，系統在脫離保護信號的情況下對猴車作業進行控制。控制方式可細化為遠程控制、近程控制和自動控制三種，其中遠控指通過地面遠程監控系統對猴車運行進行操控；近控指通過井下操作平臺對猴車運行進行直接控制；自動控制指系統在無人管控的情況下，自行依據上下人情況對猴車運行進行智能操控。一般，當采取遠控和近控模式時，系統只可開展當前控制；而當控制方式為自動控制時，可同步實現遠控與近控操作，并依照“先到先執行”的原則進行操控[6]。

2.2 地面監控中心

地面監控中心依托專業為組態管控軟件為核心進行構建，能夠對井下猴車的運行提供遠程可視化監控、數據實時獲取等多種功能。地面監控中心主系統監控界面示意圖，如圖4所示。

圖4 地面監控中心主系統監控界面示意圖

整個監控系統不僅能夠針對不同級別作業人員設定不同操作權限，以確保運行的安全有效，同時還能對猴車運行中的各類工況參數（電機轉速、人員運載量等）進行預設，在運行中通過比對分析及時發送潛在安全隱患，并予以預警和防范，最大化提升運行作業安全。

3 結語

猴車作為井下生產運輸環節的關鍵構成組件，其運行狀態對礦井作業效率有著顯著影響。礦井管理者應當對其控制管理予以高度重視，積極組織專業技術力量，開展猴車智能控制分析研究，改變以往傳統人工操作方式，從而實現操作時效性的顯著提升。

[1] 劉穩，曹海洋，武燦，等.礦井中猴車自動控制系統設計[J].煤礦機械，2012，33（7）：164-166.

[2] 李洪國，朱德躍.礦井猴車智能控制系統設計[J].科技信息，2012（27）：423；449.

[3] 宋梁亮，葛笑寒.猴車系統使用與改造[J].輕工科技，2012，28（9）：72-73.

[4] 郭建鋒，鄭權.猴車系統存在的問題及改造辦法[J].科技風，2017（6）：133-134.

[5] 陸中華.礦井中猴車自動控制系統設計分析[J].山東工業技術，2016（5）：111.

[6] 耿海洲，胡業林，易強，等.基于PLC控制的新型節能猴車控制系統的設計[J].煤礦機械，2015，36（9）：275-277.