引言

在軍事、工業(yè)、醫(yī)療以及人們的日常生活中,無線遙控技術(shù)得到了普遍應(yīng)用。由于無線遙控技術(shù)在提高作業(yè)的安全性,提升勞動生產(chǎn)率及減輕勞動強度等方面起著積極的作用,所以在工業(yè)自動化控制中無線遙控技術(shù)的應(yīng)用已越來越被人們重視,無線遙控是指實現(xiàn)對被控目標的非接觸遙遠控制,目前應(yīng)用比較廣泛的無線遙控技術(shù)主要有紅外線遙控和無線電遙控[1]。

1某礦井多中段豎井提升系統(tǒng)井口機械控制現(xiàn)狀

在豎井提升系統(tǒng)中,井口機械包括中段(井口）信號臺、安全門、搖臺、阻車器等設(shè)備設(shè)施,這些井口機械均由PLC控制且信號互鎖,即:

(1）一個中段發(fā)出開車信號后,其他中段發(fā)不出開車信號:

(2）罐籠停穩(wěn)后,只有安全門打開到位后,才能控制搖臺落下:

(3）發(fā)出開車信號前必須阻車器關(guān)到位、搖臺揚起到位后才能控制安全門關(guān)閉,只有搖臺揚起到位和安全門關(guān)到位,才能發(fā)出開車信號。

在多中段豎井提升系統(tǒng)中提升機操車、信號系統(tǒng)的一個提升信號的發(fā)送涉及中段信號臺、井口主信號臺及絞車房信號臺,所以每個中段信號臺、井口主信號臺及絞車房信號臺每班均需配置專職中段信號操作人員負責信號控制,在礦石提升過程中,僅有提升礦石所在中段信號臺、井口主信號臺及絞車房信號臺參與工作,其他中段信號操作人員閑置。

在這種模式下4個中段提升礦石,則此4個中段信號臺就需要配備20個信號操作人員,造成了人力資源的極大浪費。

2解決思路

針對該礦井提升機操車、信號系統(tǒng)人力資源浪費,首先考慮減少中段信號操作人員,即4個中段信號臺每班只保留一個操作人員,在某中段提升礦石,信號操作人員就去某中段操作信號。因為只有一個中段有信號操作人員,下放礦井作業(yè)人員及一個中段礦石提升完成更換下一個中段時,下一個中段沒有信號操作人員,雖然停車開車信號可以由井口主信號臺操作人員發(fā)送,但是到達下一個中段時罐籠內(nèi)無法控制安全門、搖臺打開放下,人員無法進出罐籠。所以,只要在罐籠到達某中段時,能在罐籠里控制安全門及搖臺就能解決該礦井提升機操車、信號系統(tǒng)人力資源浪費的問題。

3某多中段礦井豎井提升系統(tǒng)信號臺電氣原理分析

在某多中段豎井提升系統(tǒng)礦井中,中段信號臺井口機械操作均由PLC控制,安全門、搖臺、阻車器等設(shè)備控制信號互鎖。

3.1控制信號輸入

控制信號輸入電氣原理圖如圖1所示。

圖1控制信號輸入電氣原理圖

由圖1可知,中段信號臺井口油泵的啟動信號由按鈕sB3.1輸入PLC輸入端子x44,油泵停止信號由按鈕sB3.2輸入PLC輸入端子x45,安全門的打開/關(guān)閉信號由旋柄式按鈕sA3.3輸入PLC輸入端子x50和x51,搖臺的抬起/放下信號由旋柄式按鈕sA3.4輸入PLC輸入端子x52和x53,均為開關(guān)量輸入信號。

3.2中段信號臺井口機械控制原理

PLC輸出電氣原理圖如圖2所示。

圖2PLC輸出電氣原理圖

由圖2可知,中段信號臺井口機械控制由PLC繼電器輸出控制,通過PLC輸出端子Y62或者Y63輸出使繼電器KA5.1或者KA5.2得電,使其常開觸點閉合,控制液壓站安全門開或者關(guān)電磁閥得電,繼而通過液壓控制安全門開或者關(guān)。搖臺等井口機械PLC輸出控制是同樣的原理。

3.3安全門、搖臺等井口機械狀態(tài)監(jiān)測及互鎖

當安全門、搖臺等通過按鈕輸入PLC控制動作時,其動作狀態(tài)通過接近開關(guān)監(jiān)測,中間繼電器常開觸點輸入PLC作為安全門、搖臺等井口機械狀態(tài)監(jiān)測信號,通過PLC編程實現(xiàn)安全門、搖臺等井口機械控制的互鎖。監(jiān)測信號輸入電氣原理

圖如圖3所示。

圖3監(jiān)測信號輸入電氣原理圖

由上述分析可知,要保證原有信號系統(tǒng)和原有井口機械控制互鎖不受影響,僅對中段井口安全門、搖臺進行遙控,那么只要對中段信號臺PLC井口機械控制PLC輸入端子x44和x45、x50和x51、x52和x53三組輸入端子原有控制輸入與遙控輸入并行同時控制即可實現(xiàn)。

4無線遙控在某多中段礦井的實現(xiàn)

4.1無線遙控系統(tǒng)的選擇

目前應(yīng)用比較廣泛的遙控技術(shù)主要有紅外線遙控和無線電遙控兩種。

4.1.1紅外線遙控

紅外線遙控主要由紅外發(fā)射管和接收管完成遙控功能,特點是成本低,穩(wěn)定性較好,原理簡單,但是穿透性很差,并且會受到方向和距離的限制。紅外線的遙控距離一般是10m左右。增大發(fā)射功率也只能達到30m左右。以直徑5mm紅外線發(fā)射二極管例,發(fā)射功率大于100mw,最大發(fā)射距離直線距離10～15m(與接收靈敏度有關(guān)）,用兩個紅外線發(fā)射二極管來增強發(fā)射功率,加大遙控距離,直線距離也就30m左右。

4.1.2無線電遙控

無線電遙控使用高頻無線電傳送控制信號,無線電可以穿透衣物、人體、墻壁、樹林等障礙,沒有方向性,使用的時候只需確保發(fā)射器與被控設(shè)備距離在遙控范圍內(nèi),無論發(fā)射器什么方向、無論是否有障礙物均可控制。一般遙控距離可以達到100m以上。

4.2選擇無線電遙控

一方面中段信號臺安裝在碉室內(nèi),跟罐籠不在同一直線,而紅外線遙控具有方向性,也就是必須得直線相對才能控制,無線電遙控則不存在這樣的問題,只需確保發(fā)射器與被控設(shè)備距離在遙控范圍內(nèi)就能控制:另一方面罐籠內(nèi)有安全鏈,外有安全門等障礙物,紅外線遙控無法穿透,而無線電遙控可以。根據(jù)某礦井井下環(huán)境以及上述兩方面原因,選擇了無線電遙控。

4.3無線電遙控器選擇

目前市場上已有成熟的無線電技術(shù)與工業(yè)自動化控制技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的無線電遙控器應(yīng)用在起重機械上。無線電遙控器的品種很多,除有控制方式和輸出方式區(qū)別外,遙控器本身的控制點數(shù)也是一個重要因數(shù),正確選擇控制點數(shù)可有效降低系統(tǒng)成本[3]。一般來講,發(fā)射器上的一個按鈕占一個控制點:因為需對中段信號臺PLC井口機械控制PLC輸入端子x44和x45、x50和x51、x52和x53三組輸入端子原有控制輸入與遙控輸入并行同時控制,總共6個控制點,那么其控制點數(shù)為原控制點數(shù)加1個控制點:發(fā)射器的急停開關(guān)和鑰匙開關(guān)不占控制點。按照以上基本原則,再參照進行遙控改造的實際操作需求,便可確定發(fā)射器和接收器的具體型號。在不改變原有PLC控制系統(tǒng)和使用靈活方便的前提下,選用8個接點的工業(yè)無線遙控器,其參數(shù)如下:

(1）具有6個開關(guān)鍵,一個急停,一個開機按鈕,控制點數(shù)達8個:

(2）帶有電池電壓警示裝置,在電壓不足時能自行切斷電路:

(3）使用溫度:-35～＋75℃(符合環(huán)境要求）:

(4）控制距離:可達100m(滿足控制距離要求）:

(5）安全碼:43億種以上,出廠永不重復:

(6）發(fā)射器電源:直流3V(2節(jié)堿性5號電池可使用4個月）:

(7）接收器電源:交流380V/220V可選擇,或直流12V/24V。

4.4設(shè)備連接調(diào)試

確定選用8個接點的工業(yè)無線遙控器后,將其接入某礦山中段信號臺調(diào)試。

4.4.1接收器接線

接收器本身供電電源,一般分為AC36V、AC220V、AC380V、DC12V、DC24V、DC48V等,選用的是AC380V供電電源。

接收器輸出線路:一般為一根或多根公共線COM線,繼電器觸點輸入線）,其余為繼電器觸點輸出線,也就是輸入線和輸出線之間通過繼電器的常開觸頭連接,相當于一個開關(guān)的兩端,所以切不可分別接到不同電壓等級上。

接線圖如圖4所示。

4.4.2接收器與PLC連接

某礦井中段井口信號控制PLC為三菱Fx2N系列PLC,其輸入端是NPN輸入,也就是低電平輸入有效,由圖1及圖4可知:

(1）接收器橙色COM線接PLC輸入端子COM口:

(2）接收器黃色線接PLC輸入端子x44控制油泵啟動:

(3）接收器綠色線接PLC輸入端子x45控制油泵停止:

(4）接收器藍色線接PLC輸入端子x50控制安全門打開:

(5）接收器紫色線接PLC輸入端子x51控制安全門關(guān)閉:

(6）接收器灰色線接PLC輸入端子x52控制搖臺揚起:

(7）接收器白色線接PLC輸入端子x53控制搖臺落下。

即可滿足控制需求,也不影響原有控制系統(tǒng)。

8個接點的工業(yè)無線遙控器操作簡單易學,某礦井信號操作人員使用熟練。運行三年以來,從未出現(xiàn)控制錯亂的情況,井口機械遠程遙控穩(wěn)定可靠。

5結(jié)語

通過保持原有信號控制系統(tǒng)不變,引入無線遙控技術(shù)對某礦井部分井口機械進行遠程遙控,使得信號操作人員停車后能在豎井罐籠中控制安全門及搖臺,進出罐籠,從而減少信號操作人員人數(shù),節(jié)約人力資源,降低生產(chǎn)成本。