系统概述

       架空乘人装置自动化系统运行安全可靠与否直接影响矿井的经济效益，为提高系统的可靠性和安全性，实施集中监控，实现系统的综合保护与远程控制，是十分必要的。架空乘人装置自动化系统的安全高效运行，不仅要有现场操控主机及先进的传感器，还需要远程能够控制和协调指挥各架空乘人系统的上位机，对架空乘人系统实现自动化控制、地面调度远程监控、视频监视等环节进行集中控制，这是煤矿自动化集中控制发展的重要方向，也是煤矿自动化生产，实现无人值守的基础。

高产、优质、安全、节能、省力，减少岗位人员，最终达到降低成本，提高劳动生产率以获取最大利润是今后煤炭企业在竞争中生存的基础，煤矿要发展、要生存，必须走高产、高效、实现矿井自动化之路，通过自动化建设实现减员增效、降低成本，提高劳动生产率，而架空乘人自动化系统是煤矿自动化的组成部分。为此我公司自主研发了架空乘人装置无人值守的自动化控制系统。

实现架空乘人自动化控制，主要具有以下优点。

           第一、传感器自动检测人员上下车，自动开停猴车，提高有效的开机率，减少无功电耗，降低运行成本。

           第二、可大量减少看护人员，相应减少工资投入，促进自动化智能化建设，提高维护质量，减少事故发生，变发生事故后的被动检修为主动的定期检修，提高设备的有效使用率。

           第三、可以保证架空乘人装置安全高效运行，防止超速、掉绳、越位等，造成安全事故及人身事故的发生，提高劳动生产效率。

系统组成

         1．工业计算机及上位机软件：远程控制、远程数据显示、远程运行状态监控及视频监视，支持Web浏览，可与矿山自动化系统平台对接；

         2．KXJ127矿用隔爆兼本安型可编程控制箱：架空乘人装置控制、数据显示、运行状态监控、数据上传等；

         3．KTK18-D矿用本安型数字扩音电话：系统打点、通话、起车预警、故障报警核心；

         4．DXJ127/24矿用隔爆兼本安型电源箱：沿线扩音电话供电(沿线扩播电话多于15台以上使用)；

         5．KHJ24矿用本安型急停开关：实现沿线急停闭锁；

         6．KXH127矿用隔爆兼本安型声光信号器：安装在乘人下车点，以声光信号的方式提示乘人下车，以及起车预警；

         7．速度、越位、重锤限位、乘人间距、沿线掉绳、电机、减速机温度、振动等传感器，用于架空乘人装置保护；

         8．视频监视系统：实时监视架空乘人装置状况及各设备运行状态，远程监视核心。

系统功能

1.系统基本功能

        (1)架空乘人装置系统具备完善的传感器、执行器及控制器，满足绳道脱索监测保护、断绳自动抓捕功能、越站停机保护、急停闭锁保护等功能要求；

        (2)架空乘人装置系统具备运行速度、电机振动、温度、电压、电流、功率等状态信号的采集传输；

        (3)系统可对架空乘人装置的开停时间、乘人数量、操作记录、故障信息等数据进行监测。能够按乘坐人员情况，自动识别负载及空载，在空载情况下自动停机，实现有人运行、无人停车等功能；

        (4)系统可实现保护动作告警、电压电流越限告警、高温报警、负载超限、速度异常等报警，并有报警文字信息提示、语音提示。有故障报警等运行参数记录；

        (5)通过组态软件进行统计、归类、存储、处理，形成系统运行的动画模拟图；实时数据、历史数据、运行事件、历史趋势曲线、直方图、操作记录等数据报表。

        (6)系统具有灵活多样的控制方式，包括远程模式、连续模式、断续模式、检修模式等，在现场主机及远程上位机都可以进行设备的启、停操作，具有本地控制和远程遥控双重功能，系统能根据架空乘人装置设备状态、保护情况等信息进行逻辑判断，自动完成对架空乘人装置及附属设备的控制，达到无人值守要求；

        (7)地面调度中心工控机安装运行系统组态软件，采集矿井架空乘人装置监控主机上传的数据，对其进行整理并做相应处理。在系统主机上进行操作，可以远程修改井下主机的运行程序；可以对设备启停操作和故障跳闸后信号复位操作，实现对整个架空乘人装置运行系统的监控；

        (8)通过架空乘人装置沿线安装通讯设备，实现地面集控中心、现场操作平台、运输线路全段视频监视、语音互联互通；

        (9)系统具有通讯接口功能，主机采用德国西门子PLC，可同时与触摸屏及地面上位机通讯，传送数据，交换信息，实现遥测、遥控、摇调功能；   

       (10)系统能以非接触形式检测出人员变化。无人乘坐时，系统自动降低运行速度，有人乘车时自动启动并达到规定速度，运行时间将以程序内部设定的时间限时运行（此时间根据装置从机头运行到机尾的时间设定，再延时30秒钟后自动减速）。

2.系统工作模式

控制系统有三种运行方式：“连续”、“断续”和“检修”。通过选择相应运行方式后能在触摸屏上显示所选择的运行方式。

  (1)连续运行方式

       当工作模式选择“连续”时，触摸屏窗口显示“连续方式”，系统在启动后，将24小时不停地运行，此状态适用于人员流动较大的矿井。

先按下“开车预警”按钮，安全制动电机同时启动，再按下“启动”按钮，制动电机自动启动后乘人装置电机自动启动，窗口分别显示各电机的运行状态。

(2)断续运行方式

       此运行方式是一种节能的运行方式，通过主机面板设定的时间（如设100秒，在“参数设置”画面中有个“自动运行时间设置”，通过面板按键进行设置）来限时运行（此时间根据装置运行一周的50%的时间设定，可将乘坐人员从机头送到机尾或从机尾送到机头。）。

当工作模式选择为“断续”时，触摸屏窗口显示“断续方式”，先按下“开车预警”按钮，再按下“启动”启动过程与连续启动相同（也可以通过上人检测传感器检测到有上人信号时自动开车），启动后计时器开始计时，当有上人检测信号时，时间将重新计时，即时间记忆刷新，当剩余时间为0时系统将自动停机。

(3)检修方式

       当工作模式选择为“检修”时，触摸屏窗口显示“检修方式”，此时“启动”变为点动启动，即按下“启动”不松开，乘人装置电机自动启动且窗口模拟动画运行，触摸屏窗口分别显示各电机的运行状态。松开“启动”后系统将马上停止运行。

3.显示功能

       控制主机配有10寸彩色液晶显示器，能以图形、动画及汉字显示的形式显示架空乘人装置各设备及传感器的工作状态，并且能够显示各种保护报警信息等，且具有历史报警查询功能。

4.系统保护功能

       架空乘人控制具有多种保护功能，保护动作时主站会做出相应处理，同时具有语音报警提示功能。

（1）电动机故障保护

       由电网系统提供井下猴车高压开关的参数，当出现过电流、漏电、低电压等电气故障，利用上位机和PLC实时监测，并进行控制。

（2）猴车启动保护

       猴车在启动时候，先启动抱闸，监测抱闸开关到位信号，当抱闸到位后，启动猴车电机，同时监测电机的运行反馈信号，当控制信号发出后，延时3~5s，设备仍然无运行反馈信号，系统将进行停机、并发出对应的语音报警。

（3）权限保护

      在进行参数设定前，必须先用户登录，才可以进行修改参数，有效的防止非专业人员进行参数设定。

（4）各传感器保护

      沿线急停、欠速、过速、越位、重锤限位、乘人间距、沿线掉绳、电机、减速机油温等故障保护，任意保护动作，系统将停车，并发出对应的语音报警提示。

现场所有的保护都会记录在地面调度上位机和现场控制器触摸屏历史报警记录画面，至少保存1年以上，支持导出excel或打印功能。实时报警信息可以在系统监控画面下端报警滚动条中进行轮询显示。

5.系统通讯接口

       PLC系统预留有RS485通信模块、标准TCP/IP协议的以太网接口便于和智能供电设备或现场其它智能设备建立连接，达到数据读写功能。

       PLC系统通过光纤传输与地面上位机之间实现通讯。

       整个网络采用工业自动化领域开放式的以太网标准技术。设备可从现场级一直连接到管理级。实现系统范围内的通讯，并支持矿山范围内的工程与组态，直到现场级均支持IT 标准。提高产品的易用性及系统的可维护性。采用实时以太网通讯，通道数据响应小于150毫秒。

6.语音对讲及声光报警功能

       该系统主机与扩音电话配套使用，实现猴车沿线打点、通话、语音报警等功能，声音清晰洪亮。猴车巡检人员可随时与沿线人员通话，便于猴车检修、联络。

地面监控中心安装语音对讲软件可以与架空乘人系统实现语音通话。

       系统具备语音报警的功能，当猴车启动时，控制器会发出设备启动告警例如“猴车启动、请注意安全；猴车启动、请注意安全”，当设备故障时控制器会根据不同的故障信息发出对应的故障报警声音例如“机头越位保护、机头越位保护”。同时报警语音可以通过网络输到地面调度室，通过音响进行播放；系统支持地面对井下猴车喊话功能，可以通过话筒与井下控制器之间进行打点、喊话。

7.密码保护功能

      在控制主站进行参数设定前，必须先用户登录，才可以进行修改参数，有效的防止非专业人员进行参数设定。

8.视频监视系统

      通过视频摄像仪，采集现场图像信息，采用光纤通讯介质，上传到地面监控中心，可以直观方便对架空乘人装置现场情况进行远程监视，进一步提高了系统的可靠性、安全性。摄像仪采用光纤级联方式接入矿山的环网交换机直接上传至地面监控中心。

主要功能

  （1）信息采集：摄像机采集到的图像信号实时传输到显示屏；

  （2）视频分控管理：实现同时监视多路不同的图像信号，实现远程监控、远程访问、报警联动等功能；

  （3）监视功能：通过显示屏可以监视到任何一路视频信号；

  （4）回放功能：可以实时查询和回放硬盘录像机所保存的图像；

  （5）录像功能：硬盘录像机实时和定时录像存储；

  （6）切换功能：对设定的图像按时间周期扫描自动轮巡；

  （6）预览功能：用户通过IE预览器可以直接访问IP摄像机或视频服务器；

  （7）录像文件查询功能：所有摄像机的录像文件可以依据时间、报警记录等查询。

9.上位机远程监控系统

     架空乘人装置无人值守远程监控站设置在调度中心，配置高性能工控机及显示器、上位机软件、组态软件、音响、千兆交换机等设备，工控机安装上位机组态软件，可实现实时显示架空乘人装置工况参数，如越位、速度、掉绳、急停、电机温度、振动、速度等参数和设备运行状态、故障信息、视频联动，并可在上位机上进行显示、存储、远程操作以及和井下设备打点、通话、音乐播放等。

系统主要设备

1.主控设备

         KXJ127矿用隔爆兼本安型可编程控制箱：由西门子S7-1200系列PLC增加I/O扩展模块、模拟量采集模块及标准通讯处理模组等组成。实现对架空乘人装置系统的全面监控和保护。控制箱配有嵌入式液晶显示屏，可以以图文方式形象直观展现各设备的运行状态和保护故障信息。此控制箱还具有以太网、RS485和CAN总线等多种通讯手段可无缝对接架空乘人装置系统中其他执行机构的数据交互问题；与矿井环网无缝连接后，可以实现数据上传和计算机控制功能等。

2.关联设备

 （1）KTK18-D矿用本安型扩音电话：为煤矿井下、露天煤矿、选煤厂专用通讯产品。主要适用与有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿斜井、巷道等场所。扩音电话可实现沿线的打点、通话功能可发出声光报警信号；并且接收外部信号远程播放音频。

(2)KHJ24(B)矿用本安型急停开关:适用于具有爆炸性混合气体的危险场所以及露天煤矿、选煤厂等工作场所，内含CAN总线自动寻址急停模块，与可编程控制箱配套使用可作为受控设备的的沿线急停闭锁，可使系统停机。

（3）XB127矿用隔爆型显示器：用于煤矿井下需要不间断监控的场所。16路视频信号进入本显示器，与显示器内部的光接收模块等连接，转化为视频电信号后进入显示器内部的硬盘录像机，合成一路视频图像在显示器上同时显示16路视频图像。额定工作电压AC127V，配备2 路 SC 型接口光端机。

（4）KXH127矿用隔爆兼本安型声光信号器：适用于煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险的轨道斜巷、岔道口、弯道等场所，作为提升报警、叉轨指示、弯道报警、信号联络，以保证安全工作。

(5)KXB127矿用隔爆兼本安型声光报警器:主要用于煤矿井下含有爆炸性气体的场所，为运输巷道出入口或三叉口声光报警用，报警时语音提示和双面滚动字屏显示。该报警器同时还可以作为风门、岔道或乘人器的语音提示系统。

（6）ZP-12R矿用热释光控传感器：该传感器具有结构新颖、性能可靠、使用方便等特点。适用于有爆炸危险的气体（甲烷）和煤尘的矿井运输大巷、皮带输送机、储煤仓场等作业环境。传感器主要由探头、放大电路、选频电路和输出电路组成。当传感器探头前方5M感应人体湿热红外线（0-180）度范围内有人上车时，内置继电器常开点闭合通过通讯电缆传输给控制主机，控制设备启停。