全自动猴车设计与应用.doc

1、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、序言共 7 页 - 1 -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

2、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

3、三菱编程软件GX应用，提高共 7 页 - 2 -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FX 2N-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。1 8 为 各 阶 段 轨 道光 电 传 感 器二 阶 段乘 人 器 器 位 置传

4、感 图1234上 口 主 动 轮下 口 从 动 轮9 1 3 为 各 阶 段 出 入 口的 起 动 传 感 器5678三 阶 段四 阶 段91 01 11 21 3三 一图 1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：共 7 页 - 3 -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

5、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： 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。 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

6、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共 7 页 - 4 -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。 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

7、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。 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

8、，提高了猴车运行效率，保证了猴车的运输安全。 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、 项目效益分析共 7 页 - 5 -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

9、共计 82KW。二部猴车每天耗电 1968KWh（度），项目实施后一天可节约电能 1298KWh(度)，一年可节能 474100 万KWh（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

10、 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 强共 7 页 - 6 -联系电话: 4934366图 2 猴车运行天数图 3 实际运行时间（小时）共 7 页 - 7 -c o mX 0X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 1 0X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4X 1 5X 1 6X 1 7X 2 0X 2 1X 2 2X 2 3X 2 4X 2 5X 2 6X 2 7X 3 0X 3 1X 3 2速 度 传 感 器手 动 / 自 动故 障 复 位检 修停 止起 动急 停越 位 传 感 器

11、下 口 脱 索 保拉 线 急 停 4松 绳 保 护自 动 起 动 传上 口 下 行 传二 阶 段 下 行三 阶 段 下 行四 阶 段 下 行下 口 上 行 传四 阶 段 上 行三 阶 段 上 行二 阶 段 上 行二 阶 段 脱 索三 阶 段 脱 索四 阶 段 脱 索护感 器感 器传 感 器传 感 器传 感 器感 器传 感 器传 感 器传 感 器保 护保 护保 护c o m 1Y 0Y 1Y 2Y 3c o m 2Y 4Y 5Y 6Y 7c o m 3Y 1 0Y 1 1Y 1 2Y 1 3Y 1 4Y 1 5Y 1 6Y 1 7超 速 显 示欠 速 显 示脱 索 显 示越 位 显 示主 电 机油 泵 电 机拉 线 急 停 显 示数码管Fx2n48MT闸 到 位 传 感 器拉 线 急 停 3拉 线 急 停 2拉 线 急 停 1下 口闸 到 位 显 示X 3 3越 位 传 感 器上 口