CN112723122A - 一种无人值守的主井提升系统自动控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人值守的主井提升系统自动控制装置及其控制方法，属于自动控制领域，包括提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜、远程监控站，所述提升机PLC控制柜均与装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜、远程监控站连接。本发明实现主井提升机、井底装载站、井口卸载站均不需固定配置作业人员，减少用户用工成本，同时系统内各设备间协调性好，安全保护齐全，杜绝人工误操作可能，收到了良好的效果。

Description

一种无人值守的主井提升系统自动控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种无人值守的主井提升系统自动控制装置及其控制方法。

背景技术

主井提升系统包括提升机和矿石装卸载等其它辅助设备，是矿山生产的咽喉，担负着全矿的生产运输任务，其安全、高效运行至关重要。

现有主井提升系统存在的问题：

1、系统通常由主井提升机与矿石装卸载两套控制装置组成，装置之间配合不密切，且系统对设备运行中工作状态的检测不全面，安全保护少，安全性能差。

2、系统自动化程度不高，需要人工参与操作，且操作过程繁琐，误操作的可能性较大。

3、系统不能进行远程监控，导致企业调度中心无法及时了解设备状况，进行合理调度和决策。

4、系统对故障隐患不能自动进行提前预警，减少安全隐患。

5、部分安全检测装置性能落后，检测精度低，抗干扰能力差。

随着现代科学技术的发展和国家对煤矿等重点行业领域提出“机械化换人、自动化减人”的先进管理理念要求，通过采用先进的智能感知、自动控制和信息通信技术解决上述存在的问题已经具备了条件。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有的主井提升系统电控设备存在的问题，而提供一种无人值守的主井提升系统自动控制装置及控制方法。

一种无人值守的主井提升系统自动控制装置，包括提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站，所述提升机PLC控制柜均与装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站连接。

进一步地，提升机PLC控制柜：安装在提升机房内，柜内安装有提升机PLC主站模块、提升机通讯模块、以太网交换机和光电转换器，提升机PLC主站模块与提升机通讯模块连接，提升机通讯模块与以太网交换机连接，以太网交换机与光电转换器连接，所述提升机PLC主站模块包括提升机电源模块、提升机CPU模块、提升机DI模块、提升机DO模块、提升机AI模块和提升机AO模块，用于对提升机运行方式的工艺控制、安全保护及运行状态监控。

进一步地，装载站PLC控制柜：安装在井底装载站硐室内，柜内安装有装载PLC子站模块和装载通讯模块，装载PLC子站模块与装载通讯模块连接，所述装载PLC子站模块包括装载电源模块、装载CPU模块、装载DI模块、装载DO模块、装载AI模块和装载AO模块，用于箕斗装载工艺控制、箕斗运行信号控制、安全保护及运行状态监控。

进一步地，卸载站PLC控制柜：安装在井口卸载站控制室内，柜内安装有卸载PLC子站模块和卸载通讯模块，卸载PLC子站模块与卸载通讯模块连接，所述卸载PLC子站模块包括卸载电源模块、卸载CPU模块、卸载DI模块、卸载DO模块、卸载AI模块和卸载AO模块，用于箕斗卸载工艺控制、安全保护及运行状态监控，

进一步地，远程监控站：安装在矿山中控室内，安装有上位机和光电转换模块，上位机与光电转换模块连接，上位机上安装有组态王开发监控系统软件，分别设置有提升机运行监控画面、计量装卸载系统运行监控画面，通过监控画面可以在中控室实现远程对提升机、装载站和卸载站的工艺控制、安全保护及运行状态监控。

进一步地，所述的提升机PLC主站模块连接有闸盘温度传感器和闸瓦磨损传感器。

进一步地，所述的装载站PLC子站模块连接有计量称重传感器、定容检测料位开关、矿石检测超声波传感器。

进一步地，所述的卸载站PLC子站模块连接有斗门关闭检测传感器。

进一步地，提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜和卸载站PLC控制柜内均安装有CP343-1以太网通讯模块，三者通过网线分别与提升机PLC控制柜内的以太网交换机连接，远程监控站与提升机PLC控制柜有光纤连接，站内的光电转换模块与提升机PLC控制柜内光电转换模块连接，提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站四者之间以PROFINET通讯方式完成数据交换，其中提升机PLC模块为主站，装载站PLC模块、卸载站PLC模块为子站。

进一步地，用于上述无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置的控制方法，该控制方法具体可按照如下流程进行：

(1)自动运行方式：在远程监控站，操作人员在上位机监控画面上分别点击提升机、计量装卸载系统的“自动”按键，在分别点击“启动”按键，此时，系统进入自动运行模式；

(1.1)井底装载站在自动模式下，先自动对计量斗内矿石重量进行检测，如果计量斗内有矿，则自行等待箕斗运行到井底装载停准位置；如果确定计量斗内无矿石，则自动启动皮带运输机、振动放矿机将矿石装入计量斗，待称重传感器检测到计量斗内矿石重量到达系统设置重量时，系统自动停止计量斗的装载，等待箕斗运行到井底装载停准位置；计量装载系统接收到箕斗下到位的停准信号后，自行启动液压站，驱动油缸，顺序打开活溜嘴、扇形门，将矿石卸至箕斗内，待称重传感器检测到计量斗已卸空，则自动逆序关闭扇形门、活溜嘴，待两者全部到位后，给出允许开车指令，信号系统发出上提信号，提升机自动开始提升，待箕斗离开井底停准位置，计量装载系统又开始重复对计量斗进行自动装载，进入下一工作循环；装载站PLC控制柜具有产量自动统计功能，箕斗PLC子站模块根据每次定量斗装载重量和提升钩数对提升矿石的班、日、月、年产量及相应矿仓的矿石种类实现自动统计并生成统计报表。

(1.2)提升机在自动模式下，先自行启动辅助设备，并分别通过各辅助设备控制元件的返回信号确认各设备工作正常，如果检测到箕斗未停在井口停准位置，信号系统自动发出上提信号，提升机将箕斗先提升至井口卸载站，箕斗进入卸矿曲轨后，自行打开活动斗底，当箕斗到达井口停准位置后，信号系统自动发出停车信号，提升机停车，此时箕斗活动斗底全部打开，保证箕斗矿石全部卸空，延时3秒后，信号系统自动发出下放信号，提升机自动控制箕斗开始下放，待箕斗运行至井底装载位置，井底箕斗到位开关动作，信号系统自动发出停车信号，提升机自动停车，等待装载系统对箕斗装矿，装载系统对箕斗装载完成后，信号系统自动发出上提信号，提升机接收到井底装载系统发出的上提信号，自动开始提升，完成起动、加速、等速、减速、爬行的运行过程，当箕斗到达井口卸载位置时，井口到位开关动作，信号系统自动发出停车信号，提升机自动停车，待箕斗卸空后，信号系统自动发出下放信号，箕斗开始下放，自动进入下一工作循环；

(1.3)井口卸载站在自动模式下，井口卸矿分配小车位置与井底矿仓选择是联锁控制，相互对应的，根据井底装载站选择装载的井底不同种类矿石矿仓自动控制井口卸矿分配小车移动至相同种类矿石的井口矿仓放矿位置，保证箕斗从井底提升的不同种类矿石自动卸入相应的井口矿仓，当检测到井口矿仓矿石料位满仓后，信号系统自动发出停车信号，停止提升机运行；

(2)半自动运行方式：在远程监控站，操作人员在上位监控软件上将提升机和计量装卸载系统工作方式选择开关选择到半自动，此时，系统进入半自动运行模式；

(2.1)井底装载系统在半自动模式下，系统对计量斗的装载和卸载工作都是操作人员按自动运行模式下的各设备动作顺序手动点击上位监控软件监控画面上的各设备控制键来完成整个工艺控制；

(2.2)提升机在半自动运行模式下，提升机上提、下放信号均由操作人员根据装卸载系统的具体运行状态，人工判定满足相应运行条件后在上位监控软件上手动发出，当上位监控软件上显示提升机接收到信号后，操作人员点击提升机上提、下放运行控制键，提升机开始上提或下放运行；

(2.3)井口卸载站在半自动模式下，井口卸矿分配小车与井底矿仓选择的联锁控制取消，其移动由操作人员手动点击上位监控软件卸载站监控画面上的控制键进行控制；

进一步地，用于上述无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置的控制方法，具有多种安全保护：

(1)提升机安全保护包括闸瓦间隙超限预报警、闸瓦磨损故障报警、弹簧疲劳预报警和弹簧故障报警保护：提升机PLC控制柜控制的提升机制动器上安装有线性位移型闸瓦磨损传感器用于实时检测闸瓦间隙并传给远程监控站，线性位移型闸瓦磨损传感器的安装设计过程为，安装完线性位移型闸瓦磨损传感器后，首先在远程监控站的显示器上用鼠标点击闸瓦间隙清零按钮，闸瓦间隙清零指示灯闪烁，3秒钟后提升机PLC模块设置闸瓦的初始位置并记录存储该值以作为闸瓦间隙超限、闸瓦磨损和弹簧疲劳预报警和故障报警的依据；在提升机抱闸时检测闸瓦磨损量，以负值表示，当检测的磨损量小于设定的闸瓦磨损故障保护值时，触发闸瓦磨损故障报警，在提升机敞闸时检测闸瓦间隙，以正值表示，当检测的闸瓦间隙大于设定的闸瓦间隙预报警、弹簧疲劳预报警和弹簧故障报警保护值时，分别触发相应的报警。

(2)提升机安全保护包括闸盘温度报警保护：提升机上安装有红外型闸盘温度传感器对闸盘温度进行实时检测，当闸盘温度超过65℃时触发闸盘超温预警，闸盘温度超过75℃时触发闸盘超温故障报警，此时提升机自动停止运行。

(3)提升机安全保护包括箕斗未卸空报警保护：在箕斗匀速下放期间，系统自动对提升机主电机电流进行检测，并与箕斗空载下放的主电机电流值进行比较，如检测到电流异常，则触发箕斗未卸空故障报警，提升机自动停止运行，同时对提升机运行方向进行锁定，此时提升机只能向上运行，待箕斗提升至井口停准位置，重新卸载后，提升机才能再次下放运行。

(4)提升机安全保护包括远程通讯故障报警保护：提升机PLC主站模块与远程监控站上位机的组态王开发监控系统软件相互发送脉冲开关信号，提升机PLC主站模块对远程监控站上位机发送来的脉冲开关信号进行实时检测，如检测到脉冲信号中断，则触发远程通讯故障报警，提升机自动停止运行。

(5)提升机安全保护还包括提升机油压制动系统控制与保护、电机传动系统速度控制与保护、提升容器位置控制与保护及安全回路双线制保护。

(6)装载站安全保护包括计量斗料位高故障报警、计量斗超重故障报警保护：为防止计量斗超载引起提升机过载运行，安全保护采用计量和计容形成双保护回路，计量斗安装有计量称重传感器，箕斗PLC子站模块通过计量称重传感器实时检测计量斗内的矿石重量，当计量斗内矿石超过设定重量10％时，装载系统自动停止皮带机和振动放矿机，并发出计量斗超载故障报警，在计量斗最大容积线处安装一个料位检测开关，当矿石超过容积线时，检测开关给出一个开关信号，触发矿仓定容保护动作，装载系统自动停止皮带机和振动放矿机，并发出计量斗料位高故障报警。

(7)装载站安全保护包括矿石超大故障报警保护：在放矿机出口处的输送皮带正上方安装矿石检测超声波传感器，用于检测块状矿石高度，判断物料大小，一旦检测出有大颗粒物，立即触发报警并停止放矿机和皮带机运行，预防皮带头部下料口堵塞。

(8)装载站安全保护包括放矿机卡斗故障报警保护：在振动放矿机和皮带机工作时通过称重传感器检测计量斗内的矿石重量在单位时间的变化率，来判断是否存在放矿机斗舌口内矿石板结或堵塞的问题，一旦检测到单位时间的变化率过小，立即触发放矿机卡斗故障报警并停止放矿机和皮带机运行。

(9)装载站安全保护还包括皮带运输机的皮带打滑、撕裂、跑偏保护，称重传感器故障保护，活溜嘴起、落故障保护，扇形门开、关故障保护。

(10)卸载站安全保护包括井口料位高预警保护和井口料位高故障报警保护：井口矿仓上安装有雷达料位计，用于实时检测井口矿仓料位并传给远程监控站，当高频雷达料位计检测到矿仓料位大于设定预警料位时，卸载站PLC触发井口料位高预警，此时允许提升机完成本次提升，待箕斗到位后不再运行；当雷达料位计检测到矿仓料位大于设定的料位高故障料位时，卸载站PLC触发井口料位高故障报警，信号系统自动发出停车信号，提升机减速后自动停车。

(11)卸载站安全保护包括箕斗斗门关闭故障报警保护：是指在卸载曲轨位置安装箕斗门关闭检测传感器，用于检测箕斗活动斗底门的开闭状态，当检测到箕斗底门未关闭到位时，卸载站PLC触发箕斗斗门关闭故障报警，信号系统自动发出停车信号，此时提升机只能允许向上单方向提升，必须重新返回井口停准卸载位置，再次开斗卸矿，提升机方可再次向下运行。

(12)卸载站安全保护还包括分配小车进、退故障报警保护。

(13)远程监控站包括远程通讯故障报警保护：提升机PLC主站模块与远程监控站上位机的组态王开发监控系统软件相互发送脉冲开关信号，组态王开发监控系统软件对提升机PLC主站模块发送来的脉冲开关信号进行实时检测，如检测到脉冲信号中断，则触发远程通讯故障报警，上位机发出声光报警。

本发明采用了上述技术方案，具有以下技术效果：

1、在远程监控站上位机上通过组态王开发监控系统软件对各设备的运行状态进行监视控制，便于操作、调度。

2、主井提升机、井底装载站、井口卸载站均不需再固定配置作业人员，降低人工成本。

3、各设备间协调性好，安全保护好，减少人工误操作可能。

4、整个提升系统的设备可以远程控制，便于工程师进行远程检修和技术服务。

通过本发明，提高了主井提升系统的安全性，降低了故障率，减少了作业人员，提升了生产效率，收到了良好的效果。

附图说明

图1为本发明原理框图。

图2为本发明提升机PLC控制柜原理框图。

图3为本发明装载站PLC控制柜原理框图。

图4为本发明卸载站PLC控制柜原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

一种无人值守的主井提升系统自动控制装置，如图1所示，包括提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站，所述提升机PLC控制柜均与装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站连接。

提升机PLC控制柜安装在提升机房内，柜内安装有提升机PLC主站模块、提升机通讯模块、以太网交换机和光电转换器，提升机PLC主站模块与提升机通讯模块连接，提升机通讯模块与以太网交换机连接，以太网交换机与光电转换器连接，所述提升机PLC主站模块包括提升机电源模块、提升机CPU模块、提升机DI模块、提升机DO模块、提升机AI模块和提升机AO模块，用于对提升机运行方式的工艺控制、安全保护及运行状态监控。

装载站PLC控制柜安装在井底装载站硐室内，柜内安装有装载PLC子站模块和装载通讯模块，装载PLC子站模块与装载通讯模块连接，所述装载PLC子站模块包括装载电源模块、装载CPU模块、装载DI模块、装载DO模块、装载AI模块和装载AO模块，用于箕斗装载工艺控制、箕斗运行信号控制、安全保护及运行状态监控。

卸载站PLC控制柜安装在井口卸载站控制室内，柜内安装有卸载PLC子站模块和卸载通讯模块，卸载PLC子站模块与卸载通讯模块连接，所述卸载PLC子站模块包括卸载电源模块、卸载CPU模块、卸载DI模块、卸载DO模块、卸载AI模块和卸载AO模块，用于箕斗卸载工艺控制、安全保护及运行状态监控。

远程监控站安装在矿山中控室内，安装有上位机和光电转换模块，上位机与光电转换模块连接，上位机上安装有组态王开发监控系统软件，分别设置有提升机运行监控画面、计量装卸载系统运行监控画面，通过监控画面可以在中控室实现远程对提升机、装载站和卸载站的工艺控制、安全保护及运行状态监控。

所述的提升机PLC主站模块连接有闸盘温度传感器和闸瓦磨损传感器。

所述的装载站PLC子站模块连接有计量称重传感器、定容检测料位开关、矿石检测超声波传感器。

所述的卸载站PLC子站模块连接有斗门关闭检测传感器。

所述提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜和卸载站PLC控制柜内均安装有CP343-1以太网通讯模块，三者通过网线分别与提升机PLC控制柜内的以太网交换机连接，远程监控站与提升机PLC控制柜有光纤连接，站内的光电转换模块与提升机PLC控制柜内光电转换模块连接，提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站四者之间以PROFINET通讯方式完成数据交换，其中提升机PLC模块为主站，装载站PLC模块、卸载站PLC模块为子站。

前述的一种无人值守的主井提升系统自动控制装置，如图2示，提升机PLC控制柜：安装在提升机房内，柜内安装有提升机PLC主站模块、提升机通讯模块、以太网交换机和光电转换器，提升机PLC主站模块与提升机通讯模块连接，提升机通讯模块与以太网交换机连接，以太网交换机与光电转换器连接，所述提升机PLC主站模块包括提升机电源模块、提升机CPU模块、提升机DI模块、提升机DO模块、提升机AI模块和提升机AO模块，用于对提升机运行方式的工艺控制、安全保护及运行状态监控。

装载站PLC控制柜：安装在井底装载站硐室内，柜内安装有装载PLC子站模块和装载通讯模块，装载PLC子站模块与装载通讯模块连接，所述装载PLC子站模块包括装载电源模块、装载CPU模块、装载DI模块、装载DO模块、装载AI模块和装载AO模块，用于箕斗装载工艺控制、箕斗运行信号控制、安全保护及运行状态监控。

卸载站PLC控制柜：安装在井口卸载站控制室内，柜内安装有卸载PLC子站模块和卸载通讯模块，卸载PLC子站模块与卸载通讯模块连接，所述卸载PLC子站模块包括卸载电源模块、卸载CPU模块、卸载DI模块、卸载DO模块、卸载AI模块和卸载AO模块，用于箕斗卸载工艺控制、安全保护及运行状态监控，

远程监控站：安装在矿山中控室内，安装有上位机和光电转换模块，上位机与光电转换模块连接，上位机上安装有组态王开发监控系统软件，分别设置有提升机运行监控画面、计量装卸载系统运行监控画面，通过监控画面可以在中控室实现远程对提升机、装载站和卸载站的工艺控制、安全保护及运行状态监控。

所述的提升机PLC主站模块连接有闸盘温度传感器和闸瓦磨损传感器。

所述的装载站PLC子站模块连接有计量称重传感器、定容检测料位开关、矿石检测超声波传感器。

所述的卸载站PLC子站模块连接有斗门关闭检测传感器、井口矿仓雷达料位计。

提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜和卸载站PLC控制柜内均安装有CP343-1以太网通讯模块，三者通过网线分别与提升机PLC控制柜内的以太网交换机连接，远程监控站与提升机PLC控制柜有光纤连接，站内的光电转换模块与提升机PLC控制柜内光电转换模块连接，提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站四者之间以PROFINET通讯方式完成数据交换，其中提升机PLC模块为主站，装载站PLC模块、卸载站PLC模块为子站。

无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置的控制方法，

(1)自动运行方式：在远程监控站，操作人员在上位机监控画面上分别点击提升机、计量装卸载系统的“自动”按键，在分别点击“启动”按键，此时，系统进入自动运行模式；

井底装载站在自动模式下，先自动对计量斗内矿石重量进行检测，如果计量斗内有矿，则自行等待箕斗运行到井底装载停准位置；如果确定计量斗内无矿石，则自动启动皮带运输机、振动放矿机将矿石装入计量斗，待称重传感器检测到计量斗内矿石重量到达系统设置重量时，系统自动停止计量斗的装载，等待箕斗运行到井底装载停准位置；计量装载系统接收到箕斗下到位的停准信号后，自行启动液压站，驱动油缸，顺序打开活溜嘴、扇形门，将矿石卸至箕斗内，待称重传感器检测到计量斗已卸空，则自动逆序关闭扇形门、活溜嘴，待两者全部到位后，给出允许开车指令，信号系统发出上提信号，提升机自动开始提升，待箕斗离开井底停准位置，计量装载系统又开始重复对计量斗进行自动装载，进入下一工作循环；装载站PLC控制柜具有产量自动统计功能，箕斗PLC子站模块根据每次定量斗装载重量和提升钩数对提升矿石的班、日、月、年产量及相应矿仓的矿石种类实现自动统计并生成统计报表。

提升机在自动模式下，先自行启动辅助设备，并分别通过各辅助设备控制元件的返回信号确认各设备工作正常，如果检测到箕斗未停在井口停准位置，信号系统自动发出上提信号，提升机将箕斗先提升至井口卸载站，箕斗进入卸矿曲轨后，自行打开活动斗底，当箕斗到达井口停准位置后，信号系统自动发出停车信号，提升机停车，此时箕斗活动斗底全部打开，保证箕斗矿石全部卸空，延时3秒后，信号系统自动发出下放信号，提升机自动控制箕斗开始下放，待箕斗运行至井底装载位置，井底箕斗到位开关动作，信号系统自动发出停车信号，提升机自动停车，等待装载系统对箕斗装矿，装载系统对箕斗装载完成后，信号系统自动发出上提信号，提升机接收到井底装载系统发出的上提信号，自动开始提升，完成起动、加速、等速、减速、爬行的运行过程，当箕斗到达井口卸载位置时，井口到位开关动作，信号系统自动发出停车信号，提升机自动停车，待箕斗卸空后，信号系统自动发出下放信号，箕斗开始下放，自动进入下一工作循环；

井口卸载站在自动模式下，井口卸矿分配小车位置与井底矿仓选择是联锁控制，相互对应的，根据井底装载站选择装载的井底不同种类矿石矿仓自动控制井口卸矿分配小车移动至相同种类矿石的井口矿仓放矿位置，保证箕斗从井底提升的不同种类矿石自动卸入相应的井口矿仓，当检测到井口矿仓矿石料位满仓后，信号系统自动发出停车信号，停止提升机运行；

(2)半自动运行方式：在远程监控站，操作人员在上位监控软件上将提升机和计量装卸载系统工作方式选择开关选择到半自动，此时，系统进入半自动运行模式；

井底装载系统在半自动模式下，系统对计量斗的装载和卸载工作都是操作人员按自动运行模式下的各设备动作顺序手动点击上位监控软件监控画面上的各设备控制键来完成整个工艺控制；

提升机在半自动运行模式下，提升机上提、下放信号均由操作人员根据装卸载系统的具体运行状态，人工判定满足相应运行条件后在上位监控软件上手动发出，当上位监控软件上显示提升机接收到信号后，操作人员点击提升机上提、下放运行控制键，提升机开始上提或下放运行；

井口卸载站在半自动模式下，井口卸矿分配小车与井底矿仓选择的联锁控制取消，其移动由操作人员手动点击上位监控软件卸载站监控画面上的控制键进行控制。

该装置具有多种安全保护：

(1)提升机安全保护包括闸瓦间隙超限预报警、闸瓦磨损故障报警、弹簧疲劳预报警和弹簧故障报警保护：提升机PLC控制柜控制的提升机制动器上安装有线性位移型闸瓦磨损传感器用于实时检测闸瓦间隙并传给远程监控站，线性位移型闸瓦磨损传感器的安装设计过程为，安装完线性位移型闸瓦磨损传感器后，首先在远程监控站的显示器上用鼠标点击闸瓦间隙清零按钮，闸瓦间隙清零指示灯闪烁，3秒钟后提升机PLC模块设置闸瓦的初始位置并记录存储该值以作为闸瓦间隙超限、闸瓦磨损和弹簧疲劳预报警和故障报警的依据；在提升机抱闸时检测闸瓦磨损量，以负值表示，当检测的磨损量小于设定的闸瓦磨损故障保护值时，触发闸瓦磨损故障报警，在提升机敞闸时检测闸瓦间隙，以正值表示，当检测的闸瓦间隙大于设定的闸瓦间隙预报警、弹簧疲劳预报警和弹簧故障报警保护值时，分别触发相应的报警。

(2)提升机安全保护包括闸盘温度报警保护：提升机上安装有红外型闸盘温度传感器对闸盘温度进行实时检测，当闸盘温度超过65℃时触发闸盘超温预警，闸盘温度超过75℃时触发闸盘超温故障报警，此时提升机自动停止运行。

(3)提升机安全保护包括箕斗未卸空报警保护：在箕斗匀速下放期间，系统自动对提升机主电机电流进行检测，并与箕斗空载下放的主电机电流值进行比较，如检测到电流异常，则触发箕斗未卸空故障报警，提升机自动停止运行，同时对提升机运行方向进行锁定，此时提升机只能向上运行，待箕斗提升至井口停准位置，重新卸载后，提升机才能再次下放运行。

(4)提升机安全保护包括远程通讯故障报警保护：提升机PLC主站模块与远程监控站上位机的组态王开发监控系统软件相互发送脉冲开关信号，提升机PLC主站模块对远程监控站上位机发送来的脉冲开关信号进行实时检测，如检测到脉冲信号中断，则触发远程通讯故障报警，提升机自动停止运行。

(5)提升机安全保护还包括提升机油压制动系统控制与保护、电机传动系统速度控制与保护、提升容器位置控制与保护及安全回路双线制保护。

(6)装载站安全保护包括计量斗料位高故障报警、计量斗超重故障报警保护：为防止计量斗超载引起提升机过载运行，安全保护采用计量和计容形成双保护回路，计量斗安装有计量称重传感器，箕斗PLC子站模块通过计量称重传感器实时检测计量斗内的矿石重量，当计量斗内矿石超过设定重量10％时，装载系统自动停止皮带机和振动放矿机，并发出计量斗超载故障报警，在计量斗最大容积线处安装一个料位检测开关，当矿石超过容积线时，检测开关给出一个开关信号，触发矿仓定容保护动作，装载系统自动停止皮带机和振动放矿机，并发出计量斗料位高故障报警。

(7)装载站安全保护包括矿石超大故障报警保护：在放矿机出口处的输送皮带正上方安装矿石检测超声波传感器，用于检测块状矿石高度，判断物料大小，一旦检测出有大颗粒物，立即触发报警并停止放矿机和皮带机运行，预防皮带头部下料口堵塞。

(8)装载站安全保护包括放矿机卡斗故障报警保护：在振动放矿机和皮带机工作时通过称重传感器检测计量斗内的矿石重量在单位时间的变化率，来判断是否存在放矿机斗舌口内矿石板结或堵塞的问题，一旦检测到单位时间的变化率过小，立即触发放矿机卡斗故障报警并停止放矿机和皮带机运行。

(9)装载站安全保护还包括皮带运输机的皮带打滑、撕裂、跑偏保护，称重传感器故障保护，活溜嘴起、落故障保护，扇形门开、关故障保护。

(10)卸载站安全保护包括井口料位高预警保护和井口料位高故障报警保护：井口矿仓上安装有雷达料位计，用于实时检测井口矿仓料位并传给远程监控站，当高频雷达料位计检测到矿仓料位大于设定预警料位时，卸载站PLC触发井口料位高预警，此时允许提升机完成本次提升，待箕斗到位后不再运行；当雷达料位计检测到矿仓料位大于设定的料位高故障料位时，卸载站PLC触发井口料位高故障报警，信号系统自动发出停车信号，提升机减速后自动停车。

(11)卸载站安全保护包括箕斗斗门关闭故障报警保护：是指在卸载曲轨位置安装箕斗门关闭检测传感器，用于检测箕斗活动斗底门的开闭状态，当检测到箕斗底门未关闭到位时，卸载站PLC触发箕斗斗门关闭故障报警，信号系统自动发出停车信号，此时提升机只能允许向上单方向提升，箕斗必须重新返回井口停准卸载位置，再次开斗卸矿，提升机方可再次向下运行。

(12)卸载站安全保护还包括分配小车进、退故障报警保护。

(13)远程监控站包括远程通讯故障报警保护：提升机PLC主站模块与远程监控站上位机的组态王开发监控系统软件相互发送脉冲开关信号，组态王开发监控系统软件对提升机PLC主站模块发送来的脉冲开关信号进行实时检测，如检测到脉冲信号中断，则触发远程通讯故障报警，上位机发出声光报警。

Claims (8)

1.一种无人值守的主井提升系统自动控制装置，其特征在于：包括提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站，所述提升机PLC控制柜均与装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站连接。

2.根据权利要求1所述的无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置，其特征在于：

提升机PLC控制柜：安装在提升机房内，柜内安装有提升机PLC主站模块、提升机通讯模块、以太网交换机和光电转换器，提升机PLC主站模块与提升机通讯模块连接，提升机通讯模块与以太网交换机连接，以太网交换机与光电转换器连接，所述提升机PLC主站模块包括提升机电源模块、提升机CPU模块、提升机DI模块、提升机DO模块、提升机AI模块和提升机AO模块，用于对提升机运行方式的工艺控制、安全保护及运行状态监控；

装载站PLC控制柜：安装在井底装载站硐室内，柜内安装有装载PLC子站模块和装载通讯模块，装载PLC子站模块与装载通讯模块连接，所述装载PLC子站模块包括装载电源模块、装载CPU模块、装载DI模块、装载DO模块、装载AI模块和装载AO模块，用于箕斗装载工艺控制、箕斗运行信号控制、安全保护及运行状态监控；

卸载站PLC控制柜：安装在井口卸载站控制室内，柜内安装有卸载PLC子站模块和卸载通讯模块，卸载PLC子站模块与卸载通讯模块连接，所述卸载PLC子站模块包括卸载电源模块、卸载CPU模块、卸载DI模块、卸载DO模块、卸载AI模块和卸载AO模块，用于箕斗卸载工艺控制、安全保护及运行状态监控，

远程监控站：安装在矿山中控室内，安装有上位机和光电转换模块，上位机与光电转换模块连接，上位机上安装有组态王开发监控系统软件，分别设置有提升机运行监控画面、计量装卸载系统运行监控画面，通过监控画面可以在中控室实现远程对提升机、装载站和卸载站的工艺控制、安全保护及运行状态监控。

3.根据权利要求2所述的无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置，其特征在于：所述的提升机PLC主站模块连接有闸盘温度传感器和闸瓦磨损传感器。

4.根据权利要求3所述的无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置，其特征在于：所述的装载站PLC子站模块连接有计量称重传感器、定容检测料位开关、矿石检测超声波传感器。

5.根据权利要求4所述的无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置，其特征在于：所述的卸载站PLC子站模块连接有斗门关闭检测传感器、井口矿仓雷达料位计。

6.根据权利要求5所述的无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置，其特征在于：提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜和卸载站PLC控制柜内均安装有CP343-1以太网通讯模块，三者通过网线分别与提升机PLC控制柜内的以太网交换机连接，远程监控站与提升机PLC控制柜有光纤连接，站内的光电转换模块与提升机PLC控制柜内光电转换模块连接，提升机PLC控制柜、装载站PLC控制柜、卸载站PLC控制柜和远程监控站四者之间以PROFINET通讯方式完成数据交换，其中提升机PLC模块为主站，装载站PLC模块、卸载站PLC模块为子站。

7.一种如权利要求6所述的无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置的控制方法，其特征在于：

(1)自动运行方式：在远程监控站，操作人员在上位机监控画面上分别点击提升机、计量装卸载系统的“自动”按键，在分别点击“启动”按键，此时，系统进入自动运行模式；

井底装载站在自动模式下，先自动对计量斗内矿石重量进行检测，如果计量斗内有矿，则自行等待箕斗运行到井底装载停准位置；如果确定计量斗内无矿石，则自动启动皮带运输机、振动放矿机将矿石装入计量斗，待称重传感器检测到计量斗内矿石重量到达系统设置重量时，系统自动停止计量斗的装载，等待箕斗运行到井底装载停准位置；计量装载系统接收到箕斗下到位的停准信号后，自行启动液压站，驱动油缸，顺序打开活溜嘴、扇形门，将矿石卸至箕斗内，待称重传感器检测到计量斗已卸空，则自动逆序关闭扇形门、活溜嘴，待两者全部到位后，给出允许开车指令，信号系统发出上提信号，提升机自动开始提升，待箕斗离开井底停准位置，计量装载系统又开始重复对计量斗进行自动装载，进入下一工作循环；装载站PLC控制柜具有产量自动统计功能，箕斗PLC子站模块根据每次定量斗装载重量和提升钩数对提升矿石的班、日、月、年产量及相应矿仓的矿石种类实现自动统计并生成统计报表；

提升机在自动模式下，先自行启动辅助设备，并分别通过各辅助设备控制元件的返回信号确认各设备工作正常，如果检测到箕斗未停在井口停准位置，信号系统自动发出上提信号，提升机将箕斗先提升至井口卸载站，箕斗进入卸矿曲轨后，自行打开活动斗底，当箕斗到达井口停准位置后，信号系统自动发出停车信号，提升机停车，此时箕斗活动斗底全部打开，保证箕斗矿石全部卸空，延时3秒后，信号系统自动发出下放信号，提升机自动控制箕斗开始下放，待箕斗运行至井底装载位置，井底箕斗到位开关动作，信号系统自动发出停车信号，提升机自动停车，等待装载系统对箕斗装矿，装载系统对箕斗装载完成后，信号系统自动发出上提信号，提升机接收到井底装载系统发出的上提信号，自动开始提升，完成起动、加速、等速、减速、爬行的运行过程，当箕斗到达井口卸载位置时，井口到位开关动作，信号系统自动发出停车信号，提升机自动停车，待箕斗卸空后，信号系统自动发出下放信号，箕斗开始下放，自动进入下一工作循环；

井口卸载站在自动模式下，井口卸矿分配小车位置与井底矿仓选择是联锁控制，相互对应的，根据井底装载站选择装载的井底不同种类矿石矿仓自动控制井口卸矿分配小车移动至相同种类矿石的井口矿仓放矿位置，保证箕斗从井底提升的不同种类矿石自动卸入相应的井口矿仓，当检测到井口矿仓矿石料位满仓后，信号系统自动发出停车信号，停止提升机运行；

(2)半自动运行方式：在远程监控站，操作人员在上位监控软件上将提升机和计量装卸载系统工作方式选择开关选择到半自动，此时，系统进入半自动运行模式；

井底装载系统在半自动模式下，系统对计量斗的装载和卸载工作都是操作人员按自动运行模式下的各设备动作顺序手动点击上位监控软件监控画面上的各设备控制键来完成整个工艺控制；

提升机在半自动运行模式下，提升机上提、下放信号均由操作人员根据装卸载系统的具体运行状态，人工判定满足相应运行条件后在上位监控软件上手动发出，当上位监控软件上显示提升机接收到信号后，操作人员点击提升机上提、下放运行控制键，提升机开始上提或下放运行；

井口卸载站在半自动模式下，井口卸矿分配小车与井底矿仓选择的联锁控制取消，其移动由操作人员手动点击上位监控软件卸载站监控画面上的控制键进行控制。

8.一种如权利要求4所述的无人值守的主井提升系统自动化远程控制装置的控制方法，其特征在于：

该装置具有多种安全保护：

(1)提升机安全保护包括闸瓦间隙超限预报警、闸瓦磨损故障报警、弹簧疲劳预报警和弹簧故障报警保护：提升机PLC控制柜控制的提升机制动器上安装有线性位移型闸瓦磨损传感器用于实时检测闸瓦间隙并传给远程监控站，线性位移型闸瓦磨损传感器的安装设计过程为，安装完线性位移型闸瓦磨损传感器后，首先在远程监控站的显示器上用鼠标点击闸瓦间隙清零按钮，闸瓦间隙清零指示灯闪烁，3秒钟后提升机PLC模块设置闸瓦的初始位置并记录存储该值以作为闸瓦间隙超限、闸瓦磨损和弹簧疲劳预报警和故障报警的依据；在提升机抱闸时检测闸瓦磨损量，以负值表示，当检测的磨损量小于设定的闸瓦磨损故障保护值时，触发闸瓦磨损故障报警，在提升机敞闸时检测闸瓦间隙，以正值表示，当检测的闸瓦间隙大于设定的闸瓦间隙预报警、弹簧疲劳预报警和弹簧故障报警保护值时，分别触发相应的报警；

(2)提升机安全保护包括闸盘温度报警保护：提升机上安装有红外型闸盘温度传感器对闸盘温度进行实时检测，当闸盘温度超过65℃时触发闸盘超温预警，闸盘温度超过75℃时触发闸盘超温故障报警，此时提升机自动停止运行；

(3)提升机安全保护包括箕斗未卸空报警保护：在箕斗匀速下放期间，系统自动对提升机主电机电流进行检测，并与箕斗空载下放的主电机电流值进行比较，如检测到电流异常，则触发箕斗未卸空故障报警，提升机自动停止运行，同时对提升机运行方向进行锁定，此时提升机只能向上运行，待箕斗提升至井口停准位置，重新卸载后，提升机才能再次下放运行；

(4)提升机安全保护包括远程通讯故障报警保护：提升机PLC主站模块与远程监控站上位机的组态王开发监控系统软件相互发送脉冲开关信号，提升机PLC主站模块对远程监控站上位机发送来的脉冲开关信号进行实时检测，如检测到脉冲信号中断，则触发远程通讯故障报警，提升机自动停止运行；

(5)提升机安全保护还包括提升机油压制动系统控制与保护、电机传动系统速度控制与保护、提升容器位置控制与保护及安全回路双线制保护；

(6)装载站安全保护包括计量斗料位高故障报警、计量斗超重故障报警保护：为防止计量斗超载引起提升机过载运行，安全保护采用计量和计容形成双保护回路，计量斗安装有计量称重传感器，箕斗PLC子站模块通过计量称重传感器实时检测计量斗内的矿石重量，当计量斗内矿石超过设定重量10％时，装载系统自动停止皮带机和振动放矿机，并发出计量斗超载故障报警，在计量斗最大容积线处安装一个料位检测开关，当矿石超过容积线时，检测开关给出一个开关信号，触发矿仓定容保护动作，装载系统自动停止皮带机和振动放矿机，并发出计量斗料位高故障报警；

(7)装载站安全保护包括矿石超大故障报警保护：在放矿机出口处的输送皮带正上方安装矿石检测超声波传感器，用于检测块状矿石高度，判断物料大小，一旦检测出有大颗粒物，立即触发报警并停止放矿机和皮带机运行，预防皮带头部下料口堵塞；

(8)装载站安全保护包括放矿机卡斗故障报警保护：在振动放矿机和皮带机工作时通过称重传感器检测计量斗内的矿石重量在单位时间的变化率，来判断是否存在放矿机斗舌口内矿石板结或堵塞的问题，一旦检测到单位时间的变化率过小，立即触发放矿机卡斗故障报警并停止放矿机和皮带机运行；

(9)装载站安全保护还包括皮带运输机的皮带打滑、撕裂、跑偏保护，称重传感器故障保护，活溜嘴起、落故障保护，扇形门开、关故障保护；

(10)卸载站安全保护包括井口料位高预警保护和井口料位高故障报警保护：井口矿仓上安装有雷达料位计，用于实时检测井口矿仓料位并传给远程监控站，当高频雷达料位计检测到矿仓料位大于设定预警料位时，卸载站PLC触发井口料位高预警，此时允许提升机完成本次提升，待箕斗到位后不再运行；当雷达料位计检测到矿仓料位大于设定的料位高故障料位时，卸载站PLC触发井口料位高故障报警，信号系统自动发出停车信号，提升机减速后自动停车；

(11)卸载站安全保护包括箕斗斗门关闭故障报警保护：是指在卸载曲轨位置安装箕斗门关闭检测传感器，用于检测箕斗活动斗底门的开闭状态，当检测到箕斗底门未关闭到位时，卸载站PLC触发箕斗斗门关闭故障报警，信号系统自动发出停车信号，此时提升机只能允许向上单方向提升，箕斗必须重新返回井口停准卸载位置，再次开斗卸矿，提升机方可再次向下运行；

(12)卸载站安全保护还包括分配小车进、退故障报警保护；

(13)远程监控站包括远程通讯故障报警保护：提升机PLC主站模块与远程监控站上位机的组态王开发监控系统软件相互发送脉冲开关信号，组态王开发监控系统软件对提升机PLC主站模块发送来的脉冲开关信号进行实时检测，如检测到脉冲信号中断，则触发远程通讯故障报警，上位机发出声光报警。

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