濟(jì)寧和利隆生產(chǎn)自動(dòng)風(fēng)門(mén),礦用自動(dòng)風(fēng)門(mén),煤礦自動(dòng)風(fēng)門(mén),井下自動(dòng)風(fēng)門(mén)改進(jìn)的風(fēng)門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合智能化設(shè)計(jì)理念，從兩方面進(jìn)行改進(jìn)：借助于光電傳感器，根據(jù)脈沖寬度來(lái)區(qū)分礦車(chē)通過(guò)還是人員通過(guò)，并進(jìn)行分類(lèi)控制；設(shè)置故障診斷模塊，對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

礦用自動(dòng)風(fēng)門(mén) 人車(chē)識(shí)別

礦井中環(huán)境惡劣，設(shè)置在軌道上的礦車(chē)識(shí)別傳感器，容易被損；而人員檢測(cè)傳感器也常常出錯(cuò)。 根據(jù)礦車(chē)以及人員的外形尺寸、運(yùn)行特征，在傳感器數(shù)量不變、PLC 采集點(diǎn)數(shù)相同的前提下，實(shí)現(xiàn)人車(chē)識(shí)別。

通常情況下，礦車(chē)運(yùn)行迅速，速度為 2.5~4.5m/s，并且礦車(chē)較長(zhǎng)，一般大于 2m。 人員行走較緩，速度為 0.8~1.4m/s，且人體前后尺寸較小，前后行進(jìn)寬度小于0.35m。 經(jīng)不斷測(cè)試，當(dāng)人員通過(guò)風(fēng)門(mén)時(shí)，從光電傳感器發(fā)送的脈沖<250ms；當(dāng)?shù)V車(chē)通過(guò)風(fēng)門(mén)時(shí)，從光電傳感器發(fā)送的脈沖>450ms。 以此為依據(jù)，對(duì)人車(chē)進(jìn)行識(shí)別，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該方法可靠性高。

礦用自動(dòng)風(fēng)門(mén)智能控制過(guò)程

以人員/礦車(chē)經(jīng)過(guò) A 風(fēng)門(mén)與 B 風(fēng)門(mén)為實(shí)例， 系統(tǒng)的控制流程如圖 3 所示。

當(dāng)傳感器 SQ1 獲得信號(hào)時(shí)，PLC 驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)將風(fēng)門(mén) A 開(kāi)啟，人/車(chē)從風(fēng)門(mén)前行經(jīng)過(guò)。當(dāng)傳感器 SQ2 獲得信號(hào)時(shí)，計(jì)時(shí)器 T1 計(jì)時(shí)觸發(fā)；當(dāng)傳感器 SQ2 信號(hào)消失時(shí)，計(jì)時(shí)器 T1 計(jì)時(shí)結(jié)束，并進(jìn)行清零處理，若計(jì)時(shí)器 T1 的計(jì)時(shí)時(shí)間>450ms，表示礦車(chē)經(jīng)過(guò)。 定時(shí)器 T2 為礦車(chē)經(jīng)過(guò)延時(shí)，定時(shí)器 T3 為人員經(jīng)過(guò)延時(shí)。

礦車(chē)編隊(duì)中， 每一節(jié)車(chē)廂經(jīng)過(guò)傳感器 SQ2 時(shí)，或者每一個(gè)人員經(jīng)過(guò)傳感器 SQ2 時(shí)，傳感器 SQ2 信號(hào)檢測(cè)到，定時(shí)器 T2 由傳感器 SQ2 的上升沿信號(hào)清零，下自動(dòng)化應(yīng)用

的行進(jìn)空余時(shí)間<<1s， 于是定時(shí)器 T2 的定時(shí)時(shí)間設(shè)為 1s，因而定時(shí)器 T2 會(huì)被不斷地清零。當(dāng)最末 1 節(jié)車(chē)廂經(jīng)過(guò)以后，傳感器 SQ2 檢測(cè)不到信號(hào)，定時(shí)器 T2 連續(xù)計(jì)時(shí)。 當(dāng)定時(shí)器 T2 定時(shí) 1s 完成時(shí)，表明礦車(chē)經(jīng)過(guò)完成。 這時(shí)， 由計(jì)時(shí)器 T1 的計(jì)時(shí)時(shí)間來(lái)區(qū)分人員/礦車(chē)。 若為礦車(chē)，M11 置位，風(fēng)門(mén) A 關(guān)閉，并繼續(xù)相應(yīng)的后續(xù)動(dòng)作。

定時(shí)器 T3 的工作機(jī)制與 T2 基本相同，但其定時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)。 當(dāng)定時(shí)器 T2 定時(shí)完成， 系統(tǒng)判斷為人員時(shí)，定時(shí)器 T3 才有意義。 T2 與 T3 用于礦車(chē)/人員的區(qū)分。 人員通過(guò)情況較為復(fù)雜， 在定時(shí)器 T3 計(jì)時(shí)過(guò)程中，若傳感器 SQ2 采集到新信號(hào)，則代表多人經(jīng)過(guò)，此時(shí)對(duì) T3 進(jìn)行清零處理，并重新延時(shí)。

T3 延時(shí)完成時(shí)，PLC 會(huì)讀取傳感器 SQ4 是否有檢測(cè)信號(hào)到達(dá)，若有，則代表風(fēng)門(mén) B 位置有人員等待，于是風(fēng)門(mén) A 關(guān)閉，打開(kāi)風(fēng)門(mén) B；若傳感器 SQ4 無(wú)信號(hào)到達(dá)，則讀取傳感器 SQ1 是否有新信號(hào)到達(dá)，若有，代表有新人員經(jīng)過(guò)，維持風(fēng)門(mén) A 開(kāi)啟狀態(tài)。

煤礦自動(dòng)風(fēng)門(mén)人車(chē)識(shí)別容錯(cuò)性能

在進(jìn)行人車(chē)識(shí)別時(shí)，PLC 可能會(huì)誤判。 為了確保整個(gè)風(fēng)門(mén)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行，PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)具有一定的容錯(cuò)性能。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，礦車(chē)通過(guò)風(fēng)門(mén)時(shí)，至少需要 450ms，因而一般不會(huì)將其誤判是人員通過(guò)。 若人員行走較慢時(shí)，或者在人員身上帶有工具包等，光電傳感器可能發(fā)出較長(zhǎng)時(shí)間(450ms 以上)的脈沖，這時(shí)，PLC 會(huì)將人員誤認(rèn)為礦車(chē)。 從系統(tǒng)控制流程可以看出，當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)，風(fēng)門(mén)關(guān)閉時(shí)間有所減少，這樣既不會(huì)對(duì)行程造成較大的影響，同時(shí)也能保證人員的人身安全。

井下自動(dòng)風(fēng)門(mén)故障智能診斷

傳感檢測(cè)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

控制系統(tǒng)設(shè)置了故障診斷與報(bào)警功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，提示維修人員及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢修。 考慮到系統(tǒng)成本，摒棄添加過(guò)多故障檢測(cè)模塊的方案，而采用程序設(shè)計(jì)方法。

系統(tǒng)故障可劃分為 4 種：液壓缸故障，不能實(shí)現(xiàn)風(fēng)門(mén)的開(kāi)閉控制；液壓泵站故障，風(fēng)門(mén)開(kāi)閉動(dòng)力不足；傳感器失效，輸出脈沖等信號(hào)錯(cuò)誤；機(jī)械故障。

對(duì)于前 3 種故障， 系統(tǒng)均不能實(shí)現(xiàn)精確判斷，只能報(bào)警。對(duì)于故障 3，PLC 故障診斷程序可以通過(guò)傳感器信號(hào)判斷出故障傳感器。 實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，傳感器若精確不夠，PLC 會(huì)頻繁誤判。 系統(tǒng)使用記憶故障次數(shù)的判別策略，每只傳感器均擁有 1 個(gè)故障發(fā)生次數(shù)的 8 位寄存器，用于故障次數(shù)記錄。 當(dāng)某設(shè)定時(shí)間內(nèi)，累積次數(shù)超過(guò) 4 次，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 故障次數(shù)可由PLC 讀取寄存器獲得。