用PLC控制煤矿井下电机车运输信号系统.pdf

第 4期 2 0 0 3年 8月 工矿 自 动化 I n du s t r y a n d Mi ne Au t o ma t ion NO ． 4 Au g．2 0 03 文章编 号 1 6 7 12 5 1 X 2 0 0 3 0 40 0 5 30 2 用 P L C控制煤矿井下电机车运输信号系统 张 瑞军 大 同市煤矿 设计研 究所 ， 山西 大 同0 3 7 0 0 0 摘要 文章介绍了运用 P L C控制的煤矿 井下电机车运输信号 系统的功能 ， 提供 了软件编程框 图， 以及应 用该 系统 所带 来的效益 。 关 键词 煤矿 ； 电机 车 ； 信 号 系统 ； 应 用 ； P L C 中图分 类号 T D 5 2 9 文献 标识 码 B 0 引言 大同某煤 矿是 一 座年 产 1 8 0 0 k t 的新 型矿 井 ， 主 、 副 井 筒 均 为 平 硐 ， 全 靠 电 机 车 运 输 。 现 使 用 2 6台Z K一1 4 9 ／ 5 5 0型 机 车 ， 每 台 机 车 牵 引 1 5辆 6 m 底卸 式矿 车 ， 每 列 煤 车 长 度 约 8 0 m， 所有 煤 炭 均由主平硐运出。信号系统控制范围为南北两翼各 1 ． 6 k m 和 1 ． 8 k m， 东 西 向长度 3 ． 4 k m， 在整个 控制 范 围 内有 煤车 、 材料 车 、 人 车 、 矸石 车 ， 机车运 输相 当 繁 忙 ， 且运 输作业 相互 交叉 ， 十分 复杂 。为确 保运输 安全 ， 提高运输能力， 必须研制 出一个性能完善、 安 全可靠的信号控制系统。 本着安全可靠、 保证功能、 简化系统 、 降低成本 的原则， 决定采用可编程控制器。 1控制 系统的构 成 控制系统的构成如 图 1 所示 ， 整个硬件系统由 主机 柜 、 控制 台 、 转 换 继 电 器 柜 、 电源 箱 、 电 动转 辙 机 、 信号机 、 辅助导线式发送器构成。主机柜、 转换 继 电器柜 、 控制 台 、 模 拟盘 、 电源 柜 等设 备 均 为 矿用 一 般型 。 输入信号分两种 一种是现场设备输入信号 ； 一 收稿 日期 2 0 0 30 31 9 现场 信号 转 换 继 电 器 控 制 台 编程器上位机 B8 2 7 ． 3 2 B8 2 7 ． 3 2 B8 2 7 ． 3 2 B8 2 7 - 3 2 输 入模块 模 拟 盘 转 换 继 电 器 去现场 信号 - 去电动 道岔 图 1控 制 系统 的构 成 种是控制台上操作输入信号。为提高系统的安全可 靠性 ， 现场设备输入信号 由继电器转换后送人输入 模块。输出信号分两种 一种是控制现场设备 的输 出信号 ， 经由继电器隔离开关转换后到现场 ； 一种是 去模拟盘进行声光显示的输出信号。 2 控 制 系统 的功 能 控 制 系统 具有 如下 功能 1 用软件实现道岔、 进路和信号间的相互联 锁 ， 该 联 锁关系严 密 ， 保 证 了列车 的运行 安全 。 2 系 统实 现 了半 自动 化 控 制 。一 般 情况 下 ， 在列车运行中 ， 各种联 锁关 系的实现、 信号 机的开 放 、 电动转辙机的控制 、 各种状态的显示和报警信号 控机中详细显示每一个急停信号发生的位置和时间。 5 多层罐笼可以设计防止没有调罐就发全速 提升信号而使同一物品反复提升的警示。 6 用工 控机记 录一 次提升 全过 程 的时间 。 3结语 该 P L C提升信号和井 口操车系统大大提高了 信号及操车系统 的稳定性和提升的安全性 ， P L C与 工控机不但使信号及操车功能 的拓展随心所欲， 还 可以通过 网络 向控 制 中心 发送 数 据 ， 实 现 数据 共 享 和集中控制。该套信号及操车系统于 2 0 0 2年 1 0月 投入使 用 ， 系统运 行 稳 定 可靠 ， 效 果 显 著 ， 为 矿井 的 自动化 提升 打下 了 良好 的基 础 。 2 22 3 3 3 一 一 33 3 88 8 BB B 黻 霍 } 1 维普资讯 5 4 工矿 自动化 2 0 0 3年 8月 是自动的。只有在主要交岔点行车时 ， 需调度员 给 先询 问 的列 车开放 信号 。 3 通过 模拟盘 能 观察列 车 的运 行情 况 及大 致 位置 、 信号机显示、 电动转辙机的位置和各种故障状 态。 4 可 防止机 车 追尾现 象 的发生 。 5 具 有 断电保 护功能 。 断 电时各 种输 入输 出 状态保 持 ； 送 电后 ， 各种 状态恢 复 。 6 具有两种报警信号显示功能， 即闯红灯报 警 和电 动转辙机 不 到位报 警 。当某信 号被 闯或道 岔 挤岔 后显示 不消 失 ， 只 有 下 次故 障时 方 可 消失 上 次 记 录 ， 并 显示新 的记 录 。 7 能检 测 到 发 送 器 的 短路 状 态 ， 并 防止 误 动 作 。 8 模 拟 盘光带 检测 。调度 员 在接 班 后可 通过 按钮对 模拟 盘上 的光带 显示 进行检 测 。 9 有较 好 的适 应性 和灵 活 性 。若为 满 足不 同 生产的需要 ， 发生行车路线 的变化时， 只需修 改程 序 ， 不需 变更现 场设备 即可 完成 。 1 0 P L C所 带 的智 能 通 信 接 口可 以很 方 便 地 与上 位管 理机联 网 ， 在 地 面 调 度 室 即可 监 视井 下 列 车 的运 行情况 。 1 1 具 有人 工调 度功 能 。在 特殊需 要 时 ， 调度 员可 通过控 制 台对 整个 系统 实现人 工调 度 。 3程序结 构 在本 系统 中 ， 控 制软件 采用模 块化 结构 ， 即根 据 控制功能的要求， 把软件分成若干个程序模块 ， 分别 编 程调试 ， 最 后进行 综合 ， 构成 完整控 制软 件 。系统 工 作时 ， P L C主机不 停 地对 这 些 程序 模 块进 行 检 测 并产生控制信号， 如图 2所示。 控 制模块 结构 第 1 ～4项 为 第一 程 序段 ， 第 5 ～ 7项 为第二 程序 段 。进 路 状 态控 制 程 序 流程 如 图 3 所示 。从 图 3中可 以清楚地 看 出进 路 开放 的几 个 因 素 询问信号、 等待时间最长 、 敌对进路空闲、 电动转 辙机 到位 。这是 考 虑最 复杂 的情 况 ， 实 际上 大 部分 进路 开放 只需其 中的部分 因素 。 4应 用效 果 P L C应用于该矿井下电机车运输信集 闭系统 已 5年 ， 从 运 行 情 况 看 ， P L C控 制 系 统 不 仅 稳 定 可 靠 ， 适应了煤矿井下恶劣的环境条件 ， 而且该系统为 囱 l 等待时间最长吗 卜 ． Y● 一 l 敌 对进路空闲 吗 I - Yt 进路状态线圈得电产生 电动转辙机控制信号 t _ _ ． _ 一 I 电 动转辙机到位吗 图 2 控 制模块化结构 图 3 进路状态控制流程图 该 矿 的安 全 生产 创 造 了一 定 的经 济 效 益 和社 会 效 益 。 1 保 证 了机车 安全运行 简单地 说 ， 1台机 车 占用 1个 轨 道 区段 或 区 间 ， 就保证了它不会与别 的列车接触 ， 从而保证 了 它 的运行安 全 。只 要机 车 司 机按 规 定 行 车 ， 就 不 会 发 生机车 正面 冲突 、 侧 面相撞 、 追 尾 以及 进入异线 行 车等 事故 。 2 提 高 了运 输效 率 以较少的设备 、 人员和能源投入 ， 产生最大的经 济效益 ， 是每个煤炭生产矿井追求的主要 目标。该 矿 在未上 此系 统 以前 ， 主要 靠 调度 员 用 电话 与 交 岔 巷 口扳 道工联 系 ， 人工扳 道岔 ， 极大 地影响 了运输 能 力 。在 1 9 9 3年 以前 每个 圆班最 多可 运输原 煤 1 5 0 0 车 1 1 2 5 0 t ， 而 使用 该 系 统 后 ， 每个 圆班 最少 可 运 输原煤 3 0 0 0车 2 2 5 0 0 t 。因受外运条件限制 ， 系 统还 没有 发挥 出应有 的作用 ， 应用 前景广 阔 。 3 节省人员 ， 减轻职工劳动强度 使用了该信号系统后 ， 不再需要信号工联系和 记忆 车辆 运 行 情 况 ， 也 不 需 要 来 回奔 跑 扳 动 道 岔 。 调度 员在 调度 室 即可 全 面掌 握 机 车 的运 行 情况 ， 在 接到列 车询 问信 号 后 ， 只 需 调 度员 按 下 始端 和 终端 按钮 ， 沿途道岔就 自动移到行车位置 ， 信号机立即开 放 。 根据 目前 国内煤矿井 下信 集 闭系统 的应用情 况 来看 ， P L C控 制的信集 闭系统 占有很 大优势， 特别 是 P L C小型机 的问世 ， 其 功能强 、 价 格低 ， 成 为 当前 和今 后工 业控制 的 主要手段 。 耍一 r●●●L rl r●●●● 维普资讯