李海鹏 王超额

（河南龙宇能源股份有限公司，河南 永城 476600）

1 概述

为确保立井提升安全高效运行，陈四楼煤矿对提升机的电控部分进行了升级改造，在原有电控系统（Ⅰ电控系统）基础上，增加一套新的电控系统（Ⅱ电控系统），形成了一部提升机由两套系统（双线制电控系统、双信号系统和双液压站制动系统）控制，目前已经实现了双系统“一用一备”。

作业人员在井筒中施工时，各工种之间通常采用对讲机进行联系，以确定提升机的停车位置。在使用普通对讲机的过程中，时常出现沟通不畅，存在重大安全风险。为解决此类隐患，在井筒中安装一套泄漏通信装置，通过利用泄漏通信技术与提升机信号进行闭锁，实现不经作业人员解锁提升机无法启动的功能[1]。

2 方案的设计思路

组网后的泄漏通信装置通常是参与到提升机信号的控制，利用上位机编程软件编写相应程序，满足仅在检修方式下信号系统发不出4 点（慢上）、5 点（慢下）开车信号的逻辑，致使提升机无法启动，实现信号闭锁功能。在组态软件画面中设计出实时监控信号闭锁状态的指示文本，帮助提升机司机迅速判断出井筒中是否有人施工[2]。增添一组继电器，先由泄漏通信基地电台的控制单元进行控制，再使继电器两对常开触点分别接入提升机的双信号系统中，并能随Ⅰ/Ⅱ电控系统切换而自动切入，节约了生产成本，提高了生产效率。

3 方案设计的原理及其应用

3.1 泄漏通信的组网

泄漏通信的网络由基地信号电台、矿用本安型手持机、稳压电源及井筒泄漏电缆等组成。先把基地信号电台（KTL110-J1）安装在绞车房内操作台柜中，稳压电源（KDW25）为其提供DC12V 的工作电源，再按相关标准敷设井筒泄漏电缆，并把电缆接入基地电台对应端口。组网后利用矿用本安型手持机（KTL110-S1）与基地电台进行调试，确保各性能参数和主要技术指标符合要求。

3.2 泄漏通信对接提升机双信号系统的实现

在Ⅱ电控系统的车房信号控制箱中增添一组型号为MY2N-J 的继电器，线圈吸合所需的DC24V电源也取自该控制箱中的直流电源模块；然后选取两对常开触点，分别接到Ⅰ/Ⅱ电控系统的上井口信号控制箱中PLC 的数字量输入端接口上，地址为I8.1。当手持机发出闭锁信号后，基地信号电台控制单元输出的开关量使继电器线圈得电吸合，其常开触点闭合，双信号系统卸载站的上井口PLC 经内部程序处理，进行相应控制。

3.3 泄漏通信闭锁功能在双信号系统中的应用

信号系统控制核心PLC 采用产品S7-1200，安装在车房上位机的编程软件为TIA Portal V15.1、组态软件为WinCC V7.3。通过PROFINET 协议实现PLC 与上位机实时通信，利用编程软件便可对工控现场编程与调试[3]。

以Ⅱ电控系统为例，打开博途软件中“陈四楼煤矿主井自动化程序”项目，点击上井口PLC 的程序块FC12，如图1 所示，在程序段26 中，让I8.1“泄漏通信闭锁”的常开点和DB1.DBX4.2“装载检修”的常开点“与”运算后，再和I1.5“信号闭锁”、DB1.DBX2.3 “天轮闭锁”等常开点“或”运算，以此控制Q4.4“信号闭锁”的输出，即只有在检修方式下，I8.1“泄漏通信闭锁”常开点闭合，才能让线圈Q4.4 得电输出为1，而在提人、提物等其他操作方式下均起不到信号闭锁作用。

图1 信号系统PLC 闭锁功能程序（一）

同样在程序块FC12 的程序段24、25 中，分别插入Q4.4“信号闭锁”的常闭点，如图2，当本安型手持机发出闭锁信号后，Q4.4 得电，其常闭点断开，致使能流无法从左母线到右端，Q0.2“下信号4X”、Q0.3“下信号5X”线圈无法得电，信号系统发不出开车信号4 点（慢上）、5 点（慢下），闭锁提升机无法启动，从而实现泄漏信号闭锁的功能。

图2 信号系统PLC 闭锁功能程序（二）

为了与组态软件WinCC 建立链接，在程序块FC12 中插入新的程序段27，如图3 所示，让I8.1“泄漏通信闭锁”的常开点和DB1.DBX4.2“装载检修”的常开点“与”运算，控制M140.7“泄漏通信闭锁上位机用”，让PLC 数据地址M140.7 作为上位机WinCC 监控界面“泄漏闭锁”文本的当前过程值，用于画面的组态。

图3 信号系统PLC 闭锁功能程序（三）

3.4 组态软件实时监控信号闭锁状态的实现

安装在上位机的组态软件WinCC，可在其界面下进行组态编程和数据管理，形成工控所需的监视画面、控制画面、报警画面及实时趋势曲线等，为提升机司机和维护人员提供形象直观的操作环境，提高了工作效率[4]。在“陈四楼煤矿主井装卸载及信号系统”原有组态基础上，于主画面左侧的“信号闭锁位置”窗口界面增添名为“泄漏闭锁”的静态文本，让其实时监视信号闭锁状态，现将设计流程作简单介绍：

首先将WinCC 监控画面静态文本“泄漏闭锁”与PLC 数据地址M140.7 建立起通信连接，如图4所示，打开软件WinCC，点击左侧浏览窗口中的“变量管理”，在驱动程序SIMATIC S7-1200、S7-1500 Channel 子目录下通道单元OMS 的“卸载站”节点，新建一个名称为泄漏通信闭锁，连接地址为M140.7的变量，即与卸载站PLC 中的数据地址M140.7 建立了通信连接。

图4 上位机WinCC 监控画面的组态（一）

然后在图形编辑器的主画面main.pdl 左侧“信号闭锁位置”增添“泄漏闭锁”静态文本，设置相应属性，调整字体大小，字体颜色为红色，如图5所示。鼠标右击该文本，单击快捷菜单中“链接（L）”，接着单击“变量连接（T）”，打开“变量连接的链接”对话框；右击左侧“泄漏闭锁”文本，单击菜单中“链接”，打开“链接一个变量”对话框；点击新变量名后面图标按钮，打开“变量—项目”对话框，选择名为泄漏通信闭锁、参数地址为M140.7 的变量，点击“确定”后完成画面的组态。依次单击工具栏上的保存、激活图标按钮，WinCC 即可运行优化的监控画面。

图5 上位机WinCC 监控画面的组态（二）

4 方案应用的效果分析

（1）安全效益。通过对泄漏通信在双电控提升机中闭锁开车信号功能的研究，并成功应用于生产实践，有效避免了提升机司机与井筒作业人员因沟通不清而误开车的现象，实现了井筒作业人员操作手持机不解锁，提升机就无法开车，极大地保障了井筒作业人员的人身安全。

（2）经济效益。一套已成体系的泄漏通信装置，应用于提升机双信号系统中，并能随Ⅰ/Ⅱ电控系统切换而自动切入，实现了无缝对接，因此不需再次安装类似的设备，为该矿节约了数十万元资金，最大限度地减少人力、物力的投入，具有一定的经济效益。

（3）社会效益。泄漏通信闭锁功能在提升系统中成功应用，大大改善了作业人员在井筒施工时安全系数低的问题，给煤矿企业的安全稳定生产带来了良好的社会效益[5]。

5 结语

本文针对单套泄漏通信装置应用在立井提升双电控系统中的实际问题，提出了最优的实施方案，通过利用增添继电器的两对常开触点，分别接入Ⅰ/Ⅱ信号系统PLC 相应输入端接口，再用编程软件中编写符合控制逻辑的程序，以及对组态软件的监控画面进行优化设计，使井筒作业人员根据现场情况随时闭锁提升机开车信号，并且在上位机界面实时监视闭锁的状态。实践证明，泄漏通信及其信号闭锁功能明显提高了作业人员的主动权，极大地保障了井筒中作业环境安全和作业人员的人身安全。