2008-03-06
作者简介:李桂兰(1957-),女,河南漯河人,副教授,现在平顶山工业职业技术学院从事专业课教学与科研工作。
煤矿井下风门自动控制系统的设计
李桂兰,王广云
(平顶山工业职业技术学院,河南平顶山 467000)
摘 要:针对井下风门的应用现状,研究了自动风门的组成和液压系统的控制机构,设计了应用可编程控制器实现风门自动控制的可行性方案,并给出了系统控制流程图和参考程序。整个系统抗干扰能力显著、可靠性高、环境适应性强。
关键词:煤矿;井下风门;可编程控制器;相应程序
中图分类号:TD726 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2008)06 0042 02
Designing of Auto maticM ining Shaft Throttle Control
L I G u i-lan ,W ANG Guang-yun
(Pi ngd i ngshan Industri alC ollege ofTechnol ogy ,467000,Ch i n a )
Abstrac t :T his a rti c l e startsw it h an i ntroducti on to t he appli cation situa ti on of t he present s ha ft thro ttles ,the adv antages of enhanc i ng t hrottle auto m ati on w ith PLC techno logy and t he struct ure ,hydrau lic sy stem and PLC con tro lli ng syste m o f the auto m a ti c t hrottles .T hen it discusses t he des i gni ng the o f con tro lli ng progra mm es o f the prog ra mm able contro ller ,put f o rth the trapezo i da l charts o f t he re l ated proga mm es ,the ex terior w iri ng w ay and t he part assi gn m ent and su m up the adv antages o f au t om atic thro ttles .K eywords :coa lm i ne shaft thro ttle ;prog ra mm able contro ller ;related proga mme ;desi gn
1 概 述
煤矿井下风门对于通风安全,生产运输系统都至关重要,长期以来主要采用人工启闭的普通风门,由于大巷多处在高风压区,加上大巷需要矿车通行,风门面积大,造成开门阻力大,甚至单人通过时力量太小无法打开。在大门上设置一个小门,行人通过时只打开小门可缓解上述问题,但会增加漏风量。另外,对于井下生产运输系统,人工启闭风门费时费力,影响运输效率。近年来,煤矿生产、设计、科研单位对此进行了一些探索,尤其随着煤矿生产自动化程度的提高,煤矿井下风门自动化显得更为重要。因此,设计了以电液推杆为驱动装置的自动风门。
2 结构组成
图1为风门在巷道内布置的俯视图,该风门由门体、平行四边形连杆机构、电液推杆、红外检测开关、行程开关等部分组成,门体固定在巷道两邦的砌墙上,门体上部的平行四边形连杆机构使左右门扇联动,虚线对应风门打开时的位置。正常情况下,无车辆或行人,红外检测开关SQ 1、S Q 3发射装置发出的红外信号直接照射在红外接收装置上,风门处于关闭状态,各部分不动作。当车辆或行人接近风门时,红外检测开关发射装置发出的红外信号被阻挡、红外接收装置发出开门信号,即SQ 1或SQ 3动作,控制电液推杆缩回,门扇1顺时针转动打开,门扇2靠平行四边形连杆机构与门扇1连动,也顺时针转动打开
。
1 左门扇;
2 右门扇;
3 连杆机构;
4 电液推杆
图1 结构示意图
为了保证安全,在车辆或行人通过时,两扇风门不能关闭,靠SQ 1、SQ 2、SQ 3三组红外检测装置实现,只要有任何一组发出信号,都控制电液推杆保持缩回,并且,当车辆和行人通过后,在三组红外检测装置都无信号发出的情况下,延时一定时间后方可关门,延时时间的长短可根
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据需要设定。此自动系统中两扇风门由一般的同向打开变为逆向打开,风压对两扇风门的作用力由平行四边形连杆机构的连动相互抵消,整个风门受力平衡,大大降低开门所需动力,可以选择尺寸重量较小的电液推杆,使整套装置结构紧凑,便于安装,节约能源。
3 液压系统
自动风门液压系统原理图如图2。在控制信号作用下,泵站启动,电磁铁YA 2通电,活塞缩回,风门开启,当风门完全打开时活塞缩回到位,压下行程开关S Q 4,电磁铁YA 2断电,电磁阀恢复中位,风门保持在打开位置。直到三组红外检测装置SQ 1、SQ 2、SQ 3都无信号发出时,延时到设定时间后,电磁铁YA 1通电,活塞伸出,风门关闭,当风门关闭到位压下限位开关SQ 5时,泵站停止,电磁铁YA 1断电,电磁阀恢复中位,
风门保持在关闭位置。
图2 液压系统原理图
4 PLC 控制系统的设计
根据风门动作顺序要求,并保证车辆或行人通过时风门畅通,以及为避免风流短路,前后两道风门应可靠互锁,不能同时打开。用一台PLC 控制两道风门的自动开关,每道风门处安装红绿指示灯二盏,分别表示禁止通行和可以通行。PLC 选用日本三菱公司的F1-30M R 。
4 1 PLC 的I/O 元件分配
PLC 的I/O 元件分配见表1,表中SQ 1至S Q 5为第一道风门的输入信号,
S Q 6至S Q 10为第二道风门的输入信号,
HL 1、HL 2、KM 1、YA 1、YA 2为第一道风门的输出信号,HL 3、HL 4、KM 2、YA 3、YA 4为第二道风门的输出信号。
表1
I/O 元件分配表
元件
I 号定义元件O 号定义SQ 1x000开信号HL1Y030通行SQ 2x001保持HL2Y031禁行SQ 3x002开信号KM 1
Y032泵1启动SQ 4x003开到位YA1Y033关门SQ 5x004关到位YA2Y034开门SQ 6x010开信号HL3Y430通行SQ 7x011保 持HL4Y431禁行SQ 8x012开信号KM 2Y432泵2启动SQ 9x013开到位YA3Y433关门SQ 10
x014
关到位
YA4
Y434
开门
4 2 PLC 程序设计
按照对风门动作的要求和前述的各种连锁关系,设计了程序流程图和参考程序(如图3、图4所示)
。
5 结 语
该自动风门系统每道风门处的两扇门采用连杆机构联动,实现反向开启,使两扇门承受的风压作用相平衡,利于简化机构和节能;两道风门由同一台可编程控制器控制,互锁可靠,不会造成风流短路;采用可编程序控制器,编程简单,使用灵活、通用性强,而且可编程序控制器面向
工业生产现场,在产品设计时就采用了屏蔽、隔离、滤波、联锁等安全防护措施,有效地抑制了外部干扰,防止误动作。可靠性高、环境适应性强。参考文献:
[1] 陈绍华.机械设备电气控制[M ].广州:华南理工大学出
版社,2002.
[2] 闫希合.程控自动压力平衡风门的研制及应用[J].煤矿
机械,2001,
(11):
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(责任编辑 赵巧芝)
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