CN108622780A - 地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，包括设置在各层中段平台的安全门上的激光漫反射光电开关，设置在各层中段平台的阻车器上的电磁接近开关，安装在驱动罐笼升降的电机输出轴上的旋转编码器，设置在各层中段平台的安全门上的电磁锁，设置在各层中段平台的安全门上的LED指示灯，以及设置在竖井电控室中的信号采集模块、控制器、电磁锁驱动模块、电机驱动模块、LED驱动模块、阻车器驱动模块。本发明控制系统具有运行稳定的优点，为矿山安全生产和员工的平安工作提供了更加可靠的安全技术保障。
Description
技术领域
本发明涉及竖井安全系统领域，具体是一种地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统。
背景技术
竖井提升系统是金属非金属矿山地下开采过程中的主要环节，人员上、下井作业，井下各生产中段平台所需物资、材料、设备及采掘矿石的运输都需要通过竖井提升机提升罐笼来完成，因此竖井是联系井下与地表的“咽喉”设备。竖井的电控系统、井筒信号通讯系统及井筒各中段平台辅助安全闭锁系统对整个竖井提升系统的安全运行有着重要影响，其系统组成的安全性能是否合理完善不仅影响矿山的安全生产，更直接关系到井下每一位矿工的生命安全，根据调查在金属矿山矿井事故中有30%是矿井提升事故。为避免井下人和物的不安全因数造成竖井提升运输事故的发生，急需一种实现矿山竖井机提升作业的安全控制系统，以提高竖井罐笼运输的安全性。
发明内容 本发明的目的是提供一种地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，以实现竖井安全提升控制。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，所述竖井一侧沿竖直方向设有多层中段平台，每个中段平台设有安全门供井下工作人员出入，每个中段平台上还分别设有阻车器，竖井中通过吊索吊设有罐笼，所述吊索缠绕在电机驱动的卷扬机上，由电机通过吊索实现罐笼的升降，其特征在于：包括：
激光漫反射光电开关，其分别设置在各层中段平台的安全门上，由激光漫反射光电开关检测安全门的启闭状态；
电磁接近开关，其分别设置在各层中段平台的阻车器上，由电磁接近开关检测阻车器的启闭状态；
旋转编码器，其安装在驱动罐笼升降的电机输出轴上，由旋转编码器检测电机输出轴的转动；
电磁锁，其分别设置在各层中段平台的安全门上，用于实现安全门的锁闭；
LED指示灯，其分别设置在各层中段平台的安全门上；
信号采集模块，其设置在竖井电控室中，信号采集模块的输入端分别与激光漫反射光电开关中的接收器、电磁接近开关、旋转编码器连接；
控制器，其设置在竖井电控室中，信号采集模块的输出端与控制器连接；
电磁锁驱动模块，其设置在竖井电控室中，电磁锁驱动模块控制端与控制器连接，电磁锁驱动模块输入端连接电源，电磁锁驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的电磁锁连接；
电机驱动模块，其设置在竖井电控室中，电机驱动模块控制端与控制器连接，电机驱动模块输入端连接电源，电机驱动模块输出端与电机连接；
LED驱动模块，其设置在竖井电控室中，LED驱动模块控制端与控制器连接，LED驱动模块输入端连接电源，LED驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的LED指示灯连接；
阻车器驱动模块，其设置在竖井电控室中，阻车器驱动模块控制端与控制器连接，阻车器驱动模块输入端连接电源，阻车器驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的阻车器连接；
所述激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器中程序根据激光漫反射光电开关的信号判断各层中段平台的安全门是否锁闭，同时控制器中程序根据电磁接近开关的信号判断各层中段平台的阻车器是否锁闭，若各层中段平台的安全门、阻车器均处于锁闭状态，则控制器向电机驱动模块发送控制信号，电机驱动模块接收控制信号后驱动电机工作，由电机通过吊索带动罐笼升降；电机工作过程中旋转编码器的信号由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器中程序根据旋转编码器的信号计算卷扬机的转动圈数，进而计算得到吊索的升降距离，同时控制器中程序预存有各层中段平台的高度数据，控制器根据各层中段平台的高度数据与吊索的升降距离进行比对，当吊索带动罐笼升降至目标中段平台时，控制器向电机驱动模块发送停止信号，电机驱动模块控制电机停止工作；
接着控制器向电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块分别发送控制信号，电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块接收控制信号后，分别控制目标中段平台的电磁锁开启、阻车器开启，其余中段平台的电磁锁、阻车器状态不变；同时目标中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号继续由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器根据目标中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号，判断目标中段平台的安全门是否开启、阻车器是否开启，若目标中段平台安全门和阻车器均处于开启状态，则控制器向LED驱动模块发送控制信号，LED驱动模块接收控制信号后控制目标中段平台的LED指示灯显示通行状态，其余中段平台的LED指示灯状态不变显示非通行状态；
井下工作人员通过目标中段平台的安全门进入罐笼后，控制器向电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块分别发送控制信号，电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块接收控制信号后，分别控制目标中段平台的电磁锁重新锁闭、阻车器重新锁闭，同时各层中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号继续由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器根据各层中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号，判断各层中段平台的安全门是否锁闭、阻车器是否锁闭，若各层中段平台的安全门和阻车器同时锁闭，则控制器向电机驱动模块发送控制信号，电机驱动模块接收控制信号后驱动电机工作，由电机通过吊索带动罐笼升降至竖井其他目标地点。
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述控制器还连接有通讯模块，控制器通过通讯模块与外部上位机通讯连接。
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述LED指示灯为红绿变色灯，其中红色表示非通行状态，绿色表示通行状态。
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述控制器采用西门子S7-200型可编程控制器。
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述电磁接近开关型号为：LJ18A3-8-J/EZ
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述激光漫反射光电开关型号为：QLEA12-D15NK-J
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述旋转编码器为欧姆龙E6B2-CWZ5B型旋转编码器。
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述电磁锁型号为：KT-L270
所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述阻车器型号为：ZZC-600
与现有技术相比，本发明的优点为：
本发明控制系统具有运行稳定的优点，能有效防止井下作业人员因漏开阻车器、漏关安全门推车坠入井筒的事故，以及提升罐笼运行前人员抢入罐等危险现象的情况发生，为矿山安全生产和员工的平安工作提供了更加可靠的安全技术保障。
附图说明
图1是本发明系统结构图。
图2是本发明控制原理框图。
具体实施方式
如图1、图2所示，地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，竖井1一侧沿竖直方向设有多层中段平台2，每个中段平台2设有安全门3供井下工作人员出入，每个中段平台2上还分别设有阻车器4，竖井1中通过吊索吊设有罐笼5，吊索缠绕在电机6驱动的卷扬机上，由电机6通过吊索实现罐笼5的升降，包括：
激光漫反射光电开关7，其分别设置在各层中段平台的安全门3上，由激光漫反射光电开关7检测安全门3的启闭状态；
电磁接近开关8，其分别设置在各层中段平台的阻车器4上，由电磁接近开关8检测阻车器4的启闭状态；
旋转编码器9，其安装在驱动罐笼升降的电机6输出轴上，由旋转编码器9检测电机6输出轴的转动；
电磁锁10，其分别设置在各层中段平台的安全门3上，用于实现安全门3的锁闭；
LED指示灯11，其分别设置在各层中段平台的安全门3上；
信号采集模块，其设置在竖井电控室中，信号采集模块的输入端分别与激光漫反射光电开关7中的接收器、电磁接近开关8、旋转编码器9连接；
控制器，其设置在竖井电控室中，信号采集模块的输出端与控制器连接；
电磁锁驱动模块，其设置在竖井电控室中，电磁锁驱动模块控制端与控制器连接，电磁锁驱动模块输入端连接电源，电磁锁驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的电磁锁10连接；
电机驱动模块，其设置在竖井电控室中，电机驱动模块控制端与控制器连接，电机驱动模块输入端连接电源，电机驱动模块输出端与电机6连接；
LED驱动模块，其设置在竖井电控室中，LED驱动模块控制端与控制器连接，LED驱动模块输入端连接电源，LED驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的LED指示灯11连接；
阻车器驱动模块，其设置在竖井电控室中，阻车器驱动模块控制端与控制器连接，阻车器驱动模块输入端连接电源，阻车器驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的阻车器4连接；
激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器中程序根据激光漫反射光电开关的信号判断各层中段平台的安全门是否锁闭，同时控制器中程序根据电磁接近开关的信号判断各层中段平台的阻车器是否锁闭，若各层中段平台的安全门、阻车器均处于锁闭状态，则控制器向电机驱动模块发送控制信号，电机驱动模块接收控制信号后驱动电机工作，由电机通过吊索带动罐笼升降；电机工作过程中旋转编码器的信号由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器中程序根据旋转编码器的信号计算卷扬机的转动圈数，进而计算得到吊索的升降距离，同时控制器中程序预存有各层中段平台的高度数据，控制器根据各层中段平台的高度数据与吊索的升降距离进行比对，当吊索带动罐笼升降至目标中段平台时，控制器向电机驱动模块发送停止信号，电机驱动模块控制电机停止工作；
接着控制器向电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块分别发送控制信号，电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块接收控制信号后，分别控制目标中段平台的电磁锁开启、阻车器开启，其余中段平台的电磁锁、阻车器状态不变；同时目标中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号继续由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器根据目标中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号，判断目标中段平台的安全门是否开启、阻车器是否开启，若目标中段平台安全门和阻车器均处于开启状态，则控制器向LED驱动模块发送控制信号，LED驱动模块接收控制信号后控制目标中段平台的LED指示灯显示通行状态，其余中段平台的LED指示灯状态不变显示非通行状态；
井下工作人员通过目标中段平台的安全门进入罐笼后，控制器向电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块分别发送控制信号，电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块接收控制信号后，分别控制目标中段平台的电磁锁重新锁闭、阻车器重新锁闭，同时各层中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号继续由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器根据各层中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号，判断各层中段平台的安全门是否锁闭、阻车器是否锁闭，若各层中段平台的安全门和阻车器同时锁闭，则控制器向电机驱动模块发送控制信号，电机驱动模块接收控制信号后驱动电机工作，由电机通过吊索带动罐笼升降至竖井其他目标地点。
控制器还连接有通讯模块，控制器通过通讯模块与外部上位机通讯连接。
LED指示灯为红绿变色灯，其中红色表示非通行状态，绿色表示通行状态。
控制器采用西门子S7-200型可编程控制器。
电磁接近开关型号为：LJ18A3-8-J/EZ
激光漫反射光电开关型号为：QLEA12-D15NK-J
旋转编码器为欧姆龙E6B2-CWZ5B型旋转编码器。
电磁锁型号为：KT-L270
阻车器型号为：ZZC-600。
Claims (9)
1.地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，所述竖井一侧沿竖直方向设有多层中段平台，每个中段平台设有安全门供井下工作人员出入，每个中段平台上还分别设有阻车器，竖井中通过吊索吊设有罐笼，所述吊索缠绕在电机驱动的卷扬机上，由电机通过吊索实现罐笼的升降，其特征在于：包括：
激光漫反射光电开关，其分别设置在各层中段平台的安全门上，由激光漫反射光电开关检测安全门的启闭状态；
电磁接近开关，其分别设置在各层中段平台的阻车器上，由电磁接近开关检测阻车器的启闭状态；
旋转编码器，其安装在驱动罐笼升降的电机输出轴上，由旋转编码器检测电机输出轴的转动；
电磁锁，其分别设置在各层中段平台的安全门上，用于实现安全门的锁闭；
LED指示灯，其分别设置在各层中段平台的安全门上；
信号采集模块，其设置在竖井电控室中，信号采集模块的输入端分别与激光漫反射光电开关中的接收器、电磁接近开关、旋转编码器连接；
控制器，其设置在竖井电控室中，信号采集模块的输出端与控制器连接；
电磁锁驱动模块，其设置在竖井电控室中，电磁锁驱动模块控制端与控制器连接，电磁锁驱动模块输入端连接电源，电磁锁驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的电磁锁连接；
电机驱动模块，其设置在竖井电控室中，电机驱动模块控制端与控制器连接，电机驱动模块输入端连接电源，电机驱动模块输出端与电机连接；
LED驱动模块，其设置在竖井电控室中，LED驱动模块控制端与控制器连接，LED驱动模块输入端连接电源，LED驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的LED指示灯连接；
阻车器驱动模块，其设置在竖井电控室中，阻车器驱动模块控制端与控制器连接，阻车器驱动模块输入端连接电源，阻车器驱动模块输出端与各层中段平台安全门上的阻车器连接；
所述激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器中程序根据激光漫反射光电开关的信号判断各层中段平台的安全门是否锁闭，同时控制器中程序根据电磁接近开关的信号判断各层中段平台的阻车器是否锁闭，若各层中段平台的安全门、阻车器均处于锁闭状态，则控制器向电机驱动模块发送控制信号，电机驱动模块接收控制信号后驱动电机工作，由电机通过吊索带动罐笼升降；电机工作过程中旋转编码器的信号由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器中程序根据旋转编码器的信号计算卷扬机的转动圈数，进而计算得到吊索的升降距离，同时控制器中程序预存有各层中段平台的高度数据，控制器根据各层中段平台的高度数据与吊索的升降距离进行比对，当吊索带动罐笼升降至目标中段平台时，控制器向电机驱动模块发送停止信号，电机驱动模块控制电机停止工作；
接着控制器向电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块分别发送控制信号，电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块接收控制信号后，分别控制目标中段平台的电磁锁开启、阻车器开启，其余中段平台的电磁锁、阻车器状态不变；同时目标中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号继续由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器根据目标中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号，判断目标中段平台的安全门是否开启、阻车器是否开启，若目标中段平台安全门和阻车器均处于开启状态，则控制器向LED驱动模块发送控制信号，LED驱动模块接收控制信号后控制目标中段平台的LED指示灯显示通行状态，其余中段平台的LED指示灯状态不变显示非通行状态；
井下工作人员通过目标中段平台的安全门进入罐笼后，控制器向电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块分别发送控制信号，电磁锁驱动模块、阻车器驱动模块接收控制信号后，分别控制目标中段平台的电磁锁重新锁闭、阻车器重新锁闭，同时各层中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号继续由信号采集模块采集并转换后送入控制器，控制器根据各层中段平台中激光漫反射光电开关、电磁接近开关的信号，判断各层中段平台的安全门是否锁闭、阻车器是否锁闭，若各层中段平台的安全门和阻车器同时锁闭，则控制器向电机驱动模块发送控制信号，电机驱动模块接收控制信号后驱动电机工作，由电机通过吊索带动罐笼升降至竖井其他目标地点。
2.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述控制器还连接有通讯模块，控制器通过通讯模块与外部上位机通讯连接。
3.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述LED指示灯为红绿变色灯，其中红色表示非通行状态，绿色表示通行状态。
4.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述控制器采用西门子S7-200型可编程控制器。
5.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述电磁接近开关型号为：LJ18A3-8-J/EZ。
6.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述激光漫反射光电开关型号为：QLEA12-D15NK-J。
7.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述旋转编码器为欧姆龙E6B2-CWZ5B型旋转编码器。
8.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述电磁锁型号为：KT-L270。
9.根据权利要求1所述的地下矿山竖井用安全门自动锁闭控制系统，其特征在于：所述阻车器型号为：ZZC-600。
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