全自动猴车设计与应用.doc

全自动猴车设计与应用

运输区

2010年7月

全自动猴车设计与应用

一、序言
随着矿井的升级和科学技术的不断发展，现代化的设备也在煤矿逐渐应用。近几年PLC（可编程控制器）以进入煤矿的机电控制设备中去，例如井口轨道转发信号、轨道电子捕车器、井口操车装置、变频绞车等都是利用先进的PLC控制实现机电设备的智能化。目前由于煤矿机电工在PLC知识方面相对缺乏，设备故障必需依赖厂家维修，这样即增加维修成本又影响了安全生产，本人为了解决这一难题，以设计全自动猴车为契机，促进PLC知识在煤矿的普及、学习，更好的为现代化煤矿发展提供良好服务。

二、项目背景
本人现工作在一个已经生产服务三十多年的老矿井——淮北矿业石台煤矿，该矿井服务年限已长，已向三水平延伸，猴车、人力资源都相应随着增加。其次由于斜巷猴车比较长，乘座人员或乘座时间无法确定，特别是夏天雾气大，不能确定有没有乘坐人员，猴车还要必须长时间运行，这样既浪费电力资源又造成机器磨损，机电事故容易发生，从而增加了维修成本。

三、项目设计过程及主要内容
针对以上情况本人积极主动地学习相关知识、积极到兄弟矿进行调研，本人深受启发下决心把这项工作做好，不断钻研相关教材内容，结合《煤矿安全规程》，选用《三菱编程手册》、《三菱PLC培训讲义》、《PLC编程指南》、《煤矿电工手册》等书籍。认真学习东南大学远程教育的《可编程控制器教学》，细致学习《三菱编程软件GX应用》，提高了自己业务技术水平，为设计全自动猴车打下了坚实的基础。
本人经过一次又一次设计编写软件程序，在电脑中模拟与井下试验相结合，在软件与硬件相互结合测试中，收集了大量的测试数据，逐步完善软件程序，经过多次失败后，最终成功设计出全自动猴车的程序，在三一猴车上成功运行。主要硬件如下：
主控器采用三菱FX2N-48MT型PLC可编程控制器，外接红外光电传感器XL-E3F-DS70，上下口、每个阶段各两个（上行传感器、下行传感器）如图1，人到达相应位置后自动停车，并且保护齐全。

原理如下：
有人从门传感器经过时通过人体感应控制猴车延时启动，并且发出启动信号，如果没有人乘坐猴车一分钟后自动停车，如果乘坐猴车，人经过斜巷光电传感器时会发出相应的命令使猴车继续运行，例如：有人从上口门光电传感器通过时猴车延时5秒后启动，如果没有乘座猴车1分钟自动停车，如果乘座人员经过光电传感器 1 时猴车会继续运行，乘座人员到达二阶段下车，不经过光电传感器 2 会自动停车，如果经过光电传感器 2 猴车会自动运行到达相应的位置。从下口上人或者从各个阶段上下人都是如此自动执行。图中只画出三个腰巷，如果有多个腰巷也是自动执行。
主要功能如下：
① 无人值守功能：通过光电传感器检测，实现有人自动开车，无人自动停车。人员从门传感器经过时发出启动信号，并延时5秒钟后猴车自动启动，人员到达相应位置后自动停车，如果乘坐人员多以最后一个经过传感器的人到位为准。从各个阶段上下人时也会自动起动，人到上下口或者到腰巷后自动停车。
② 各种故障保护功能齐全：电机保护、越欠速、机头机尾越位，乘人沿线有拉停开关，脱绳、松绳等故障保护。如有上述情况猴车会自动停车。
电机保护：如遇开关出现断相等故障时，及时断开电源以保护电机的功能。
机头机尾越位保护：防止乘座人员座到机头或机尾的大绳轮时不能及时下车，防止乘座人员座回头。
拉停开关保护：乘人沿线装有拉停开关，如遇特殊情况时拉一下拉停开关能及时停车。
脱绳、松绳保护：沿线装有脱绳保护开关，如遇大绳掉道及时停止猴车，并且把大绳掉道的具体位置编号显示在上口的显示屏上，如果钢丝绳松到一定的程度也能及时停车。
机头、机尾越位保护启动后如还有人员没有到位经过8秒钟自动复位再经过4秒钟会自动启动，最后一个人员到位后自动停车。
③ 故障代码显示功能：由于全自动猴车沿途传感器比较多，拉线急停8个、脱索传感器8个、光电传感器13个、越位传感器2个，这样在维修方面就会造成一定的困难，为了解决此问题，在编写程序时下了大量的功夫编写此功能的程序，实际应用得出该功能给维修带来了很大的方便。例如：猴车大绳在某处脱索猴车立即停车，左边脱索灯显示，右边显示相应猴车横梁数字代码，这样维修者直接到相应的横梁拿道，拉线急停也是如此，在什么地方拉停在屏幕上面都能显示相应的位置代码，13个光电传感器如有损坏也能显示相应的数字代码，这样不要一个一个的检查，直接到相应的位置更换就行，机头、机尾越位也显示相应的数字代码，是机头越位还是机尾越位一目了然，具了解在我们集团公司有这样功能的猴车尚属先例。
④ 节约资源：猴车能实现有人开车、无人停车，自动开启，节约资源又减少机电事故，节约维修成本，提高了猴车运行效率，保证了猴车的运输安全。
⑤ 有三档功能开关：检修、手动和自动。检修档用来检修维修猴车操作用；手动档用来手动启动和停止操作；自动档可实现全自动功能，有人开车、无人停车。

四、 项目效益分析
项目实施后经过多次实验效果很理想，经过在猴车PLC程序中统计，可节约66%以上电能源。如图2 、图3所示（图2图3是从三一猴车安装20天后PLC内导出的实际数据的截图）。截图说明：（图2为猴车运行时间为20天零7小时，图3为猴车实际运行的时间为119小时零12分钟），每天猴车运行时间为6小时左右。现我矿现有猴车二部，功率共计82KW。二部猴车每天耗电1968KW·h（度），项目实施后一天可节约电能1298KW·h(度)，一年可节能474100万KW·h（度），年节约维修费用近20万元（包括钢丝绳、绳轮、皮轮、轴承等），具有可观的经济效益。
无人值守功能可节省人力资源的投入，如果按每班一人、每人月
工资2000元计算、二部猴车一年可节省近21万余元，如果每部猴车按包位4人计算一年节约近20万元，两部猴车每年共计节约80余万元，如果在全集团公司推广使用，每矿按两部猴车计算，每年可节约
近1500万元。并且投资少见效快，节约了能源降低了维修成本，减轻了劳动强度，保证了运输安全。
下图为III1猴车PLC接线图：

五、项目研究单位（负责人、联系人、联系电话）
项目研究单位：石台矿运输区
项目负责人：张长香
项目联系人：杜 强
联系电话: 4934366
图2 猴车运行天数

图3 实际运行时间（小时）

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