井下風(fēng)門自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
主要由兩道單式風(fēng)門、一套機(jī)械閉鎖裝置、一套 PLC 電控箱、一臺(tái)防爆液壓站及高壓管、兩套風(fēng)門驅(qū)動(dòng)裝置( 液壓缸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)) 、六套光敏傳感器、四套位置傳感器和礦用低壓饋電開(kāi)關(guān)等組成。光敏傳感器安裝于風(fēng)門兩側(cè)，用于檢測(cè)人或車輛通過(guò)信號(hào); 位置傳感器安裝于風(fēng)門框架上部，用于檢測(cè)風(fēng)門的開(kāi)、閉位置; 風(fēng)門的開(kāi)閉由液壓缸傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)。圖 1 為風(fēng)門自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝示意圖。
1． 2 設(shè)備與傳感器選型
1)控制器件選用西門子 S7-200 系列的可編程控制器，為 14 輸入/10 繼電器輸出型 PLC。
2)驅(qū)動(dòng)裝置主要用于做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，選擇液壓推動(dòng)裝置。
3)傳感器選型。風(fēng)門到位信號(hào)裝置采用干簧管風(fēng)門傳感器檢測(cè)，此傳感器由內(nèi)裝干簧管電路并帶引出電纜的感應(yīng)部和內(nèi)裝永久磁鐵的磁鐵部?jī)刹糠纸M成，當(dāng)門扇被打開(kāi)時(shí)，感應(yīng)部?jī)?nèi)的干簧管遠(yuǎn)離磁鐵而斷開(kāi); 當(dāng)門扇被關(guān)閉時(shí)，干簧管接近磁鐵而吸合。其輸出為無(wú)源開(kāi)關(guān)量信號(hào)，用于 PLC 控制系統(tǒng)信號(hào)穩(wěn)定可靠。用于檢測(cè)行人與過(guò)車信號(hào)的傳感器選用脈沖光源式光敏傳感器繼電器輸出型。
風(fēng)門自動(dòng)控制系統(tǒng)PLC主控箱
該風(fēng)門自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩道風(fēng)門由同一臺(tái)可編程控制器( PLC) 控制，互為閉鎖，不會(huì)造成風(fēng)流短路; PLC 主控箱由西門子 S7-200PLC、24 VDC本質(zhì)安全型電源( 2 個(gè)) 和 24 V 繼電器( 6 個(gè)) 組成。
PLC 端子定義說(shuō)明: A 門開(kāi)到位 I04、A 門關(guān)到位 I05、A 門外傳感器 I10、I00、A 門內(nèi)傳感器 I01、B 門開(kāi)到位 I06、B 門關(guān)到位 I07、B 門外傳感器 I11、 I02、B 門內(nèi)傳感器 I03 這些信號(hào)由 PLC 的輸入端檢測(cè)。PLC 輸入、輸出端子定義表見(jiàn)表 1。
繼電器信號(hào)來(lái)自 PLC 輸出端，其 Q00、Q01 控制 A 門的開(kāi)啟和關(guān)閉，Q02、Q03 控制的 B 門開(kāi)啟和關(guān)閉，繼電器 Q04、Q05 控制泵站電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。
風(fēng)門自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的原理
風(fēng)門兩端的巷道壁上分別安裝光敏傳感器，在風(fēng)門的兩端形成檢測(cè)線，當(dāng)行人或車輛由巷道的任一方向進(jìn)入時(shí)，傳感器自動(dòng)檢測(cè)并為控制設(shè)備提供信號(hào)，其前后兩道風(fēng)門應(yīng)相互閉鎖，不能同時(shí)打開(kāi)，以避免串風(fēng)。每道風(fēng)門外側(cè)各安裝兩個(gè)光敏傳感器，最外側(cè)傳感器安裝在距風(fēng)門外 10 m 處，感應(yīng)到人或者車輛通過(guò)時(shí)啟動(dòng)液壓電動(dòng)機(jī)，另外一個(gè)光敏傳感器安裝在距風(fēng)門外 5 m 處，是感應(yīng)人或者車輛通過(guò)時(shí)啟動(dòng)風(fēng)門液壓推桿，風(fēng)門打開(kāi)，兩道風(fēng)門中間靠近風(fēng)門 3 m 處各安裝一個(gè)傳感器，感應(yīng)從不同方向通過(guò)后才能關(guān)門或者開(kāi)啟。
根據(jù)煤礦井下風(fēng)門工作環(huán)境的特定要求，以 A 門到 B 門為例，其中 B 門是否關(guān)閉到位，作為下一道風(fēng)門開(kāi)啟的必要條件，由圖 2 所示，即便 A 門光敏傳感器有信號(hào)輸入，但 B 門還未完全關(guān)閉到位時(shí)，A 門是無(wú)法開(kāi)啟，因?yàn)?A 門和 B 門是電氣與機(jī)械相互閉鎖的，只有 B 門完全關(guān)到位的狀態(tài)下，閉鎖關(guān)系才能夠解除。
在有人或車輛經(jīng)過(guò) I10 時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)泵信號(hào)，經(jīng)過(guò) I00 時(shí)，電磁閥動(dòng)作，液壓推桿推動(dòng) A 風(fēng)門開(kāi)，當(dāng)風(fēng)門開(kāi)到位后，開(kāi)到位裝置 I04 感應(yīng)信號(hào)起 10 s 且必須經(jīng)過(guò) I01 后 A 門自動(dòng)關(guān)閉，這期間如 I01 還有信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)，風(fēng)門會(huì)一直處于開(kāi)門狀態(tài)，10 s 自動(dòng)清零從新計(jì)時(shí)，直到?jīng)]有信號(hào)時(shí)液壓推桿動(dòng)作將 A 風(fēng)門關(guān)閉，關(guān)到位裝置 I05 感應(yīng)后確認(rèn)風(fēng)門已關(guān)到位，從 I01 至 I03 之間有10 s 延時(shí)，繼續(xù)行至 I03 時(shí)，
B 門液壓推桿推動(dòng)開(kāi)門，從 I03 到 I02 的執(zhí)行過(guò)程與 I00 至 I01 一樣，經(jīng)過(guò) I02 后風(fēng)門關(guān)閉到位，系統(tǒng)完成整個(gè)過(guò)程。
如果需要在風(fēng)門中間工作時(shí)，即經(jīng)過(guò) I01 后10 s 內(nèi) I03 都沒(méi)有感應(yīng)到信號(hào)時(shí)，A 門會(huì)自動(dòng)關(guān)門但 B 門不會(huì)開(kāi)啟，工作完畢后經(jīng)過(guò) I01 時(shí)，A 門會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，經(jīng)過(guò) I03 時(shí)，B 門會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，以避免人員被關(guān)在兩道風(fēng)門中間的可能。
風(fēng)門自動(dòng)控制系統(tǒng)主要特點(diǎn)
1)該系統(tǒng)在全自動(dòng)控制狀態(tài)下，車輛及人員通過(guò)時(shí)風(fēng)門自動(dòng)打開(kāi)，車輛或人員經(jīng)過(guò)后自動(dòng)關(guān)閉，無(wú)需人力開(kāi)啟，方便實(shí)用; 在人工狀態(tài)下，可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。
2)兩道風(fēng)門之間相互閉鎖，完全避免兩道門同 時(shí)打開(kāi)的情況，以避免串風(fēng)。每道風(fēng)門均采用了反風(fēng)設(shè)計(jì)，保證了在停電情況下可依靠人力開(kāi)、閉風(fēng)
門。
3) 具備應(yīng)急解除閉鎖功能，在停電或者特殊情況下，可解除兩道風(fēng)門的閉鎖，使兩套風(fēng)門全部鎖定在打開(kāi)狀態(tài)。
5 結(jié)語(yǔ)
井下風(fēng)門自動(dòng)控制系統(tǒng)已在千秋煤礦井下巷道中得到了成功的應(yīng)用，此系統(tǒng)的投入運(yùn)行將有效地增強(qiáng)通風(fēng)的穩(wěn)定性和高可靠性，解決了開(kāi)啟費(fèi)力、風(fēng)門傷人等問(wèn)題，大大降低行人、行車、運(yùn)輸時(shí)職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)安全生產(chǎn)起到了保障作用，有效地提高了礦井運(yùn)輸效率和生產(chǎn)自動(dòng)化程度。同時(shí)，該套系統(tǒng)成本較低，約 4 萬(wàn)元，并經(jīng)久耐用、安全可靠。
