李良先 LI Liang-xian
（河南能源焦煤公司九里山矿，焦作 454005）
摘要： 本文以河南能源焦煤公司九里山矿主井提升信号及自动装卸载系统为例，详细介绍了PLC控制系统在主井提升及自动装卸载系统中发挥的作用，并对系统特点进行总结归纳，通过改造提高了主井提升系统运行的可靠性，达到了减人提效的目的。
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关键词 ： 主井提升；PLC；自动装卸载
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）26-0110-02
作者简介：李良先 （1984-），男，河南新乡人，毕业于河南理工大学机械工程学院，从事煤矿机电运输工作。
0 引言
九里山矿主井绞车采用2JK－3.5×1.7／15.5型双滚筒单绳缠绕式提升机。配套电动机型号为YP630-12型，配备 HFGP-06077交流提升机变频电控装置。主井井筒直径为6m，提升高度315m，井架高20m，装备两套型号为JS-6的箕斗，一次提升重量为6t，井口采用曲轨卸载，井底装载硐室安装有定量煤仓实行定重装载。
由于主井提升系统担负矿井原煤提升，其提升效率直接影响矿井的产量和效益，随着科学技术的不断进步，采煤、运输设备向集成化、大功率方向发展，为适应新的形势发展需要，满足矿井对减人提效的不断要求，我矿在2014年年底对整个主井提升系统进行升级改造。
1 自动装卸载系统的构成及功能分析
九里山矿设计生产能力90万t，原煤提升全部有主井承担，现有主井提升系统的自动化水平不高，井底装载站未实现自动装载功能，根据现有装备水平和矿井需要实现减人提效的目的，选用自动化程度较高的PLC控制系统，实现整个主井提升信号及自动装卸载功能。PLC控制器采用西门子S7系列产品，上位机即绞车房综合显示柜使用S7-300对整个系统进行组态，卸载站和装载站使用S7-200进行控制，整个系统结构简单，运行可靠，能够达到预期目的。
1.1 系统结构图（图1）
1.2 系统软硬件配置
在提升机房设S7-300 PLC主站，在卸载站设S7-200 PLC分站，在井下装载设S7-200PLC分站。S7-300PLC CPU 采用315-2DP，主站和分站之间通过OLM组成PROFIBUS-DP工业光纤环网。提升机房还设上位机，通过CP5611与提升机房S7-300PLC主站的MPI口连接，组态软件采用组态王。提升机房S7-300PLC主站的通讯模板CP342-5与提升机主PLCS7-400组成PROFIBUS-DP，通讯模板CP343-1提供给全矿井综合自动化以太网接口。在井下定量仓采用CC系列柱式称重传感器及SIWAREX U多功能的称重模块。在三个PLC站还设置DI数字量输入模板、DO数字量输出模板、及AI模拟量输入模板。
1.3 系统改造后实现的功能
1.3.1 绞车房综合显示柜的功能
绞车房信号系统柜工控机可以进行故障诊断、信息显示、存储及对装、卸载PLC程序的在线状态显示，程序修改、下载功能。
1.3.2 井口卸载信号综合控制台功能
卸载信号PLC位于卸载隔爆兼本安型控制箱内，操作台设置有急停、停车、上提、下放、慢上、慢下5个信号按钮，信号自动、手动、点动转换按钮。其中急停信号和停车信号可直接发至绞车房，其余洗好必须由装载站装发至卸载站，再由卸载站转发至绞车房，且只能转发同种信号，各信号之间换发必须在停车信号发出后才能发送。
信号方式有自动、手动和点动，在实际应用中没有使用点动模式，只有自动和手动两种模式。在手动模式下，当装载站发送信号至卸载站时，且井口煤仓不是满仓的情况下，卸载站信号工才能发送同样的信号至绞车房。自动模式下，信号发送逻辑关系与手动相同，只是不需要人工转发信号，是要条件具备，由装载站发送至卸载站的信号将自动转发至绞车房。手动或自动模式下，箕斗到位后停车信号都将自动转发至绞车房。
1.3.3 井底装载信号综合控制台功能
装载信号PLC位于装载隔爆兼本安型控制箱内，操作台信号按钮与卸载站信号按钮相同，装载方式有自动、手动和点动三种方式。点动装载模式：除定量仓闸门与箕斗到位有闭锁、给煤机，皮带与定重有闭锁外。其余无闭锁。手动模式装载流程如图2所示（以左箕斗到位为例），整个操作过程需要人工触摸按钮完成每个动作，同时整个系统还存在闭锁，只有严格按照流程图中的顺序才能实现装载，否则将不能实施装载。自动模式：只需在手动模式按下自动按钮即可切换至自动模式，自动模式下运行顺序与手动一致，只是每个动作的执行按照程序自动完成整个装载过程，装载结束后自动向井口卸载站发送信号，若井口信号柜也处于自动模式则信号继续自动向绞车房转发，从而实现从装载到提升再到卸载整个提升过程的自动循环功能。
1.3.4 系统信号及通讯联络方式
改造后系统通信方式采用PLC远程I/O方式，与上位机（工控机）采用硬接线。PLC与上位机（工控机）的通讯，在绞车房对监控的模拟信号如装载站的给煤机、定量仓闸门的开闭、定重信号分别由装载站PLC与绞车房工控机采用硬接线。在检修和调试状态下，上位工控机通过串行口与装载PLC、卸载PLC实现通信，并可达到修改和下载系统软件。
信号系统采用主副备用信号方式，主信号采用光缆通讯，保证了主信号系统的高可靠及高抗干扰性能，使得整个系统的信号传输真实可靠。备用信号采用应急打点方式，保障在主信号出现故障后绞车可以继续运行。井筒电缆采用MKVV32 24×1.5。通过通信电缆可把信号及装卸载系统的整个工作状态在绞车房显示。
2 主井提升系统改造后的优点
主井提升信号及自动装卸载系统改造后运行稳定，整个系统维护方便，运行可靠，有效减少了运行过程中人为操作失误的概率，降低了工人的劳动强度，达到了减人提效、节支增效的目的。
2.1 减人提效效果明显
主井提升系统改造前井口需要一名信号工，井底需要一名信号工和一名运输机司机，每班需要三个人。改造后将井底信号工和运输机司机岗位进行合并，井口正常提煤情况下不设置信号工，每班只需一个人，与系统改造前相比每班减少2个出勤工，每天可以减少6个出勤工，由此可见，此系统的成功改造对矿井减人提效起到了明显效果。
2.2 故障处理，快捷高效
主井提升系统安装的各种传感器及按钮较多，在使用过程中传感器或按钮会出现损坏，在故障查找时比较慢，系统改造后由于绞车房安装的综合显示柜，具有对整个系统运行进行实施监控的功能，所以通过程序实时监控功能可以快速查找故障点，避免了传统使用万能表查找故障的麻烦，不仅降低了故障影响时间，而且提高了故障处理效率。
3 结语
基于 PLC 控制的主井提升信号及自动装卸载系统可明显降低设备故障率，操作简单，不仅减轻了工人劳动强度，而且减少了实际人力的投入，提高了生产运行的安全可靠性，最大限度地保障了主井提升系统安全运行，大大提高了提升效率，满足安全生产的需要。
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