基于PLC矿井提升信号系统智能研发与应用
提升机是冶金矿井回采作业中矿物、人员及其他物资运输的关键工具，其运行的安全、有效对整个矿井经济效益的获得和作业人员的安全有着关键的直接影响。过去为“闭锁式”值守系统，在每中段设置闭锁箱，闭锁箱安装在每个中段停车罐笼的钢罐道上。井口设置一名信号工，开车时，待人员全部进入罐笼后，罐内人员需手动旋转安装在管道上闭锁箱的“闭锁旋钮”触发允许开车命令；停车时，待绞车完全停稳后，罐内人员同样需要手动旋转“闭锁旋钮”触发闭锁信号，防止罐笼误动作，待全部人员离开罐笼后，需恢复“闭锁旋钮”才允许开车。鉴于此，运用PLC技术实现对提升信号系统的有效升级，实现罐笼内设置井筒全程无线通讯网络、电池、无线充电装置、罐内控制面板，实现从井底到井口的全程无线通讯，实现罐笼内选择去向、慢上、慢下、换层、开车、停车的控制和显示，实现罐笼内对停车中段的安全门和摇台的远程控制，可方便实现信号提升人员的无人值守。
1.信号系统整体设计
该系统保留原有的提升电控系统和信号系统，采用无线网络和总线通讯网络，无线通讯网络实现井口和罐笼内设备的数据交换、控制和监控；总线通讯网络采用DP、以太网通讯方式，可采用电缆或光缆，实现井口和各中段信号箱的数据通讯。正常提升时，可采用无线通讯方式，无线通讯故障时，可采用总线控制方式，这二种方式可在井口操控台自动或手动切换。如图1所示
图1 提升信号系统网络示意图
2.信号系统功能设计
2.1 基本功能
控制方式有：无人值守、手动、检修。无人值守、手动必须按程序进行，受程序闭锁限制。检修时，不受程序闭锁限制。信号系统的井底、井下各中段、井口和提升机房，相互之间具有声光或数显信号相连通，并装有通话设备。信号系统设有工作执行信号、中段指示信号、提升类别信号、检修信号和事故信号。井下各中段开车信号，由井口总信号台转发给提升机司机。开车信号有灯光保留或数显保留。提人、提物及检修的灯光保留信号或数显信号分别设置。停车信号为直发信号，即各信号发送点均可直接向提升机房发送停车信号。停车信号发出后，取消开车灯光或数显保留信号。各信号发送点均可直接向提升机房发送事故信号，事故信号发出后，信号发送点及提升机房有灯光保留，事故信号的消除由提升机房进行。具有提升信号的数字显示功能：以不同的数字分别表示快上、快下、慢上、慢下、停车等；提升指令汉字显示功能：全线显示屏均有提物、检修、急停等汉字显示，以及水平选择汉字显示；具备声光报警、多功能语音告警和信号记忆功能；热备信号，做为常用信号检修时，临时替用的信号。PLC可对本信号系统自动扫描检测功能；故障诊断功能。
2.2 闭锁功能
多层罐笼提升人员各层同时进出人室，每一层停罐点或出入平台处以有效的信号系统与井口总信号台联系并闭锁，只有在井口信号工确认罐笼各层的所有人员出入完毕后方可发出开车信号。
信号系统与提升机控制回路闭锁：只有在井口总信号台发出开车信号后提升机才能启动。急停信号与提升机安全回路闭锁：当提升机接到 “急停”信号后，提升机安全回路动作；提人、提物及检修信号三者之间闭锁。急停报警和急停扩展功能，有急停信号与绞车安全回路闭锁的接口；信号本身闭锁功能；当发出信号后，只有清除当前信号后才能再发其它信号；急停信号可直发到提升机房，不受任何闭锁限制；安全门闭锁：罐笼到位，安全门与信号之间相互闭锁。
2.3 显示功能
提升指令、类别、方向、急停等信号大屏显示; 提升勾数的记忆显示功能；
机房信号柜机房信号柜采用西门子系列S7系列PLC或ABB PLC，大数码管显示提升种类、去向、信号点数、罐位等。机房信号柜作为信号系统主站设计，与主控系统以太网通讯，与各水平中段信号台Profinet以太网通讯（光纤数据传输）。
2.4 操作功能
井口操作台按照功能分为两个区域：信号区、提升电控区，实现对安全门的操作、信号的发出和转发，并能实现远程操作提升机辅机（液压站、润滑站、风机等）实现井口对提升机自动启、停、急停、故障复位等操作功能。并且和井下中段、地面车房进行通讯，实现控制的最佳化。操作台将采集到的重要信息集中反映出来，在提升信号方面具备转发信号点的功能。
2.5 无线摄像头
每次罐笼内上部安装一个无线摄像头，接入视频监控系统，用于观察罐笼内部情况，异常情况时及时处理。
2.6 无线充电装置
配置一套充电装置用于为罐笼内蓄电池充电。罐笼在井口停车时，可自动充电，满足电池充电需求。充电参数12/24V自适应，最大充电电流 40A，电量低时自动充电。
2.7 无线通讯模块
系统设置无线通讯装置，用于与控制系统通讯。无线通讯装置采用无线接入点、无线客户端（装于罐笼）、定向天线，与信号系统共用。
3.系统流程图
图2 系统流程图
4.结束语
提升机作为冶金矿山生产运行的关键性基础设施，其运行质量对矿井生产安全有着直接的影响。而运用PLC现代化信息技术，构建高效的提升机信号系统，确保信号系统运行的持续、稳定，是提升矿井运输综合能力的直接有力举措。矿井管理者应当高度重视相关问题，在生产中结合实际，积极引进先进技术，设计与矿井生产实际相匹配的提升机电控系统，实现系统运行的持续、高效，提升矿井综合效益。