1 引言

随着机械化水平的提高，很多矿井采用了架空乘人装置运送人员，以缩短矿工上下井的路途时间，减轻矿工体能消耗。但井下多数架空乘人装置的电控系统采用继电－接触器控制方式，不能满足《煤矿安全规程》规定的在下人地点的前方，必须设有能自动停车的安全装置的要求。为做到架空乘人装置运送人员安全、高效，城郊煤矿应用计算机控制新技术，我们在架空乘人装置上装配了基于plc的自动控制系统，实现了架空乘人装置安全自动运行，达到了无人值守的目的。

2 系统构成

2.1 系统组成

架空乘人装置自动控制系统主要有plc控制站、操作控制箱、检测传感器、语音报警装置、mp3播放装置及电气开关等组成。plc控制站、操作控制箱和电气开关安装在架空乘人装置的机头硐室内。启动、停止按钮及方式选择开关、显示器布置在操作控制箱面板上。检测传感器按功能类型分别装设在机头、机尾及沿线托轮架适当的位置处，以满足控制系统的安全保护检测和全自动运行控制要求。控制系统的组成如图1所示。

2.2 保护类型

控制系统除了设置机头、机尾越位保护，沿线拉停车保护等常规保护外，还在架空乘人装置的尾轮及沿线钢丝绳易脱落点装设托绳保护开关，距plc控制站较近的托轮处装设欠速打滑保护装置，一旦上述保护动作，架空乘人装置将会自动停车。另外，系统还采取特殊措施，设置了钢丝绳断绳保护、重锤下限位保护和吊椅防过摆保护，使控制系统的保护功能更加完善。各保护单元采用霍尔传感器，通过检测安装处的托轮或钢丝绳的状态，向plc控制站发送一个检测信号，由plc进行判断是否执行保护动作。

2.3 plc控制系统

自动控制系统采用日本三菱电机fx2－48型可编程控制器为主控站，该plc内设中间继电器，可扩展性广，通信功能强。为确保架空乘人装置的运行安全，自动控制系统设置有检修、手动、自动3种功能。架空乘人装置自动方式下，通过采集乘人入口处的上人信号和下人处的下人信号，实现有人上车时自动开车，无人乘坐时自动停车。各保护装置实时向plc控制站发送采集的状态信号，经过plc控制站判断处理，实时进行控制和系统保护。架空乘人装置工作期间，其工作方式及工况参数实时在操作控制箱上显示。

2.4 控制流程

启动前，架空乘人装置工作方式选择为“自动”，plc的控制开关置于运行位置，系统即进入自动控制运行状态。当控制系统采集到机头或机尾有人乘座信号时，系统将按照架空乘人装置的工艺流程自动运行，无人乘坐时自动停车。架空乘人装置自动运行期间，若超过规定时间，plc发出停车信号停车；若保护装置动作，控制系统先延时报警，plc接到保护信号后，发出停车信号停车。另外，系统还增设了“检修”方式，当系统需要调试或检修时，方式选择开关打到“检修”方式，人工进行架空乘人装置的操作。系统控制流程如图2所示。

3 系统功能

3.1 无人值守

不需要设专人操作，控制系统通过远红外检测装置实现架空乘人装置自动开车。当架空乘人装置机头或机尾有人上车时，远红外检测装置向plc发出上人信号，plc控制磁力开关吸合，启动架空乘人装置电机，实现有人上车时自动开车，无人乘坐时自动停车。同时，plc启动延时程序，实现系统延时停车，延时时间以架空乘人装置单程运行的时间为基准。架空乘人装置运行期间，机头、机尾有多人乘车时，远红外检测装置不断向plc发送上人信号，控制系统将自动延时运行，延时停车以检测机头或机尾的最后上车人为准。乘坐人员下车后，系统通过下人检测装置自动核减人数。当延时时间超过规定而无人乘车时，系统会自动停车。

为保证人员安全乘车，系统配有自动安全语言提示。人员上车时，提示“准备开车，请注意安全”；为防止乘坐人员越位乘车，提前进行“前方到站，请下车”的语音提示。

3.2 保护功能实现

（1）越位保护、拉停车保护：架空乘人装置机头、机尾下车处装设越位保护开关，将越位开关的常闭触点串入plc控制回路中，当无人越位时，开关不动作；当乘人越位乘车时，乘人碰撞越位开关的横杆使其动作，断开plc控制回路，系统自动停车。plc接到检测信号后进行延时语言报警。架空乘人装置沿线设拉停开关，乘坐人员遇到紧急情况时，可拉急停开关使架空乘人装置停车。沿线急停开关的常闭触点也是串入plc控制回路中。

（2）脱绳保护、欠速打滑保护：在架空乘人装置沿线钢丝绳易脱落点与机尾大轮后侧，设置脱绳保护开关。当钢丝绳脱落时，plc会接收到脱绳保护发送的脱绳信号，控制系统实现停车保护。欠速打滑保护传感器安装在距plc控制站较近的托轮架上，磁铁块安装在对面的托轮上，当架空乘人装置出现打滑或其它情况时，装有磁铁块的托轮不转动，延时5秒打滑保护接点断开，无信号输出，plc控制回路断开，架空乘人装置自动停车。

3.3 远程监控功能

自动控制系统为实现远程监控提供网络通讯接口，通过网络连接与调度指挥中心进行通讯，实现远方集中控制，可以在调度指挥中心监控到架空乘人装置的运行状态，运行数据。

另外，控制系统还能实现沿线mp3背景音乐、安全宣传用语等内容的播放。

4 结束语

在实际应用中，架空乘人装置装配自动化控制系统，不仅能够实现无人值守，减人增效，提高架空乘人装置的安全可靠性，而且还能够节能运行，减少机械磨损、延长轮衬和钢丝绳的使用寿命。该自动控制系统在煤矿井下架空乘人装置中，具有很好的推广应用价值和经济效益。此外，电控系统再装配变频调速新技术，可实现架空乘人装置运行速度调节，提高运行效率，更好节约电能。