泄漏通信閉鎖功能在提升機雙電控中的應用

李海鵬 王超額

（河南龍宇能源股份有限公司，河南 永城 476600）

1 概述

為確保立井提升安全高效運行，陳四樓煤礦對提升機的電控部分進行了升級改造，在原有電控系統（Ⅰ電控系統）基礎上，增加一套新的電控系統（Ⅱ電控系統），形成了一部提升機由兩套系統（雙線制電控系統、雙信號系統和雙液壓站制動系統）控制，目前已經實現了雙系統“一用一備”。

作業人員在井筒中施工時，各工種之間通常采用對講機進行聯系，以確定提升機的停車位置。在使用普通對講機的過程中，時常出現溝通不暢，存在重大安全風險。為解決此類隱患，在井筒中安裝一套泄漏通信裝置，通過利用泄漏通信技術與提升機信號進行閉鎖，實現不經作業人員解鎖提升機無法啟動的功能[1]。

2 方案的設計思路

組網后的泄漏通信裝置通常是參與到提升機信號的控制，利用上位機編程軟件編寫相應程序，滿足僅在檢修方式下信號系統發不出4 點（慢上）、5 點（慢下）開車信號的邏輯，致使提升機無法啟動，實現信號閉鎖功能。在組態軟件畫面中設計出實時監控信號閉鎖狀態的指示文本，幫助提升機司機迅速判斷出井筒中是否有人施工[2]。增添一組繼電器，先由泄漏通信基地電臺的控制單元進行控制，再使繼電器兩對常開觸點分別接入提升機的雙信號系統中，并能隨Ⅰ/Ⅱ電控系統切換而自動切入，節約了生產成本，提高了生產效率。

3 方案設計的原理及其應用

3.1 泄漏通信的組網

泄漏通信的網絡由基地信號電臺、礦用本安型手持機、穩壓電源及井筒泄漏電纜等組成。先把基地信號電臺（KTL110-J1）安裝在絞車房內操作臺柜中，穩壓電源（KDW25）為其提供DC12V 的工作電源，再按相關標準敷設井筒泄漏電纜，并把電纜接入基地電臺對應端口。組網后利用礦用本安型手持機（KTL110-S1）與基地電臺進行調試，確保各性能參數和主要技術指標符合要求。

3.2 泄漏通信對接提升機雙信號系統的實現

在Ⅱ電控系統的車房信號控制箱中增添一組型號為MY2N-J 的繼電器，線圈吸合所需的DC24V電源也取自該控制箱中的直流電源模塊；然后選取兩對常開觸點，分別接到Ⅰ/Ⅱ電控系統的上井口信號控制箱中PLC 的數字量輸入端接口上，地址為I8.1。當手持機發出閉鎖信號后，基地信號電臺控制單元輸出的開關量使繼電器線圈得電吸合，其常開觸點閉合，雙信號系統卸載站的上井口PLC 經內部程序處理，進行相應控制。

3.3 泄漏通信閉鎖功能在雙信號系統中的應用

信號系統控制核心PLC 采用產品S7-1200，安裝在車房上位機的編程軟件為TIA Portal V15.1、組態軟件為WinCC V7.3。通過PROFINET 協議實現PLC 與上位機實時通信，利用編程軟件便可對工控現場編程與調試[3]。

以Ⅱ電控系統為例，打開博途軟件中“陳四樓煤礦主井自動化程序”項目，點擊上井口PLC 的程序塊FC12，如圖1 所示，在程序段26 中，讓I8.1“泄漏通信閉鎖”的常開點和DB1.DBX4.2“裝載檢修”的常開點“與”運算后，再和I1.5“信號閉鎖”、DB1.DBX2.3 “天輪閉鎖”等常開點“或”運算，以此控制Q4.4“信號閉鎖”的輸出，即只有在檢修方式下，I8.1“泄漏通信閉鎖”常開點閉合，才能讓線圈Q4.4 得電輸出為1，而在提人、提物等其他操作方式下均起不到信號閉鎖作用。

圖1 信號系統PLC 閉鎖功能程序（一）

同樣在程序塊FC12 的程序段24、25 中，分別插入Q4.4“信號閉鎖”的常閉點，如圖2，當本安型手持機發出閉鎖信號后，Q4.4 得電，其常閉點斷開，致使能流無法從左母線到右端，Q0.2“下信號4X”、Q0.3“下信號5X”線圈無法得電，信號系統發不出開車信號4 點（慢上）、5 點（慢下），閉鎖提升機無法啟動，從而實現泄漏信號閉鎖的功能。

圖2 信號系統PLC 閉鎖功能程序（二）

為了與組態軟件WinCC 建立鏈接，在程序塊FC12 中插入新的程序段27，如圖3 所示，讓I8.1“泄漏通信閉鎖”的常開點和DB1.DBX4.2“裝載檢修”的常開點“與”運算，控制M140.7“泄漏通信閉鎖上位機用”，讓PLC 數據地址M140.7 作為上位機WinCC 監控界面“泄漏閉鎖”文本的當前過程值，用于畫面的組態。

圖3 信號系統PLC 閉鎖功能程序（三）

3.4 組態軟件實時監控信號閉鎖狀態的實現

安裝在上位機的組態軟件WinCC，可在其界面下進行組態編程和數據管理，形成工控所需的監視畫面、控制畫面、報警畫面及實時趨勢曲線等，為提升機司機和維護人員提供形象直觀的操作環境，提高了工作效率[4]。在“陳四樓煤礦主井裝卸載及信號系統”原有組態基礎上，于主畫面左側的“信號閉鎖位置”窗口界面增添名為“泄漏閉鎖”的靜態文本，讓其實時監視信號閉鎖狀態，現將設計流程作簡單介紹：

首先將WinCC 監控畫面靜態文本“泄漏閉鎖”與PLC 數據地址M140.7 建立起通信連接，如圖4所示，打開軟件WinCC，點擊左側瀏覽窗口中的“變量管理”，在驅動程序SIMATIC S7-1200、S7-1500 Channel 子目錄下通道單元OMS 的“卸載站”節點，新建一個名稱為泄漏通信閉鎖，連接地址為M140.7的變量，即與卸載站PLC 中的數據地址M140.7 建立了通信連接。

圖4 上位機WinCC 監控畫面的組態（一）

然后在圖形編輯器的主畫面main.pdl 左側“信號閉鎖位置”增添“泄漏閉鎖”靜態文本，設置相應屬性，調整字體大小，字體顏色為紅色，如圖5所示。鼠標右擊該文本，單擊快捷菜單中“鏈接（L）”，接著單擊“變量連接（T）”，打開“變量連接的鏈接”對話框；右擊左側“泄漏閉鎖”文本，單擊菜單中“鏈接”，打開“鏈接一個變量”對話框；點擊新變量名后面圖標按鈕，打開“變量—項目”對話框，選擇名為泄漏通信閉鎖、參數地址為M140.7 的變量，點擊“確定”后完成畫面的組態。依次單擊工具欄上的保存、激活圖標按鈕，WinCC 即可運行優化的監控畫面。

圖5 上位機WinCC 監控畫面的組態（二）

4 方案應用的效果分析

（1）安全效益。通過對泄漏通信在雙電控提升機中閉鎖開車信號功能的研究，并成功應用于生產實踐，有效避免了提升機司機與井筒作業人員因溝通不清而誤開車的現象，實現了井筒作業人員操作手持機不解鎖，提升機就無法開車，極大地保障了井筒作業人員的人身安全。

（2）經濟效益。一套已成體系的泄漏通信裝置，應用于提升機雙信號系統中，并能隨Ⅰ/Ⅱ電控系統切換而自動切入，實現了無縫對接，因此不需再次安裝類似的設備，為該礦節約了數十萬元資金，最大限度地減少人力、物力的投入，具有一定的經濟效益。

（3）社會效益。泄漏通信閉鎖功能在提升系統中成功應用，大大改善了作業人員在井筒施工時安全系數低的問題，給煤礦企業的安全穩定生產帶來了良好的社會效益[5]。

5 結語

本文針對單套泄漏通信裝置應用在立井提升雙電控系統中的實際問題，提出了最優的實施方案，通過利用增添繼電器的兩對常開觸點，分別接入Ⅰ/Ⅱ信號系統PLC 相應輸入端接口，再用編程軟件中編寫符合控制邏輯的程序，以及對組態軟件的監控畫面進行優化設計，使井筒作業人員根據現場情況隨時閉鎖提升機開車信號，并且在上位機界面實時監視閉鎖的狀態。實踐證明，泄漏通信及其信號閉鎖功能明顯提高了作業人員的主動權，極大地保障了井筒中作業環境安全和作業人員的人身安全。