榮獲“2005年度工控及自動化領域優秀案例”有獎評選 　三等獎
	專家點評：我國煤礦井下信集閉系統大多采用安全型繼電器連鎖控制，《PLC在煤礦井底車場“信號、集中、閉塞”系統中的應用》一文介紹采用PLC及分布式I/0模塊構成遠程控制網，取代傳統的安全型繼電器連鎖控制，具有運行穩定、抗干擾性強、連接方便和系統易于修改等特點，具有較好的經濟效益和推廣意義。

摘要： 　　本文介紹了SRM1可編程序控制器在煤礦井下“信號、集中、閉塞”系統中的應用。由PLC控制的該系統運行穩定、現場抗干擾性較強、具有連結方便、系統易于擴展等特點。 關鍵詞： 可編程序控制器、集中聯鎖、井底車場 Abstract 　　This paper designs and implements a “signal centralization interlocking”system of shaft station which uses SRM1 PLC as the main controller. The structure of system hardware and control way are described in the paper. It has many advantages, such as the high reliability 、strong anti-jamming ability、good system expansibility. Keywords PLC shaft station centralized interlocking 1． 前言 　　在現代礦井中巷道運送礦物、矸石、人員、材料及設備等的主要工具是電機車。為了保證機車運行的安全、高效，將井下道岔、信號燈、信號發送器等設備及控制信號集中到主控室控制，并根據現場需要實現它們之間的相互閉鎖和解鎖等，此構成的井下運輸“信號、集中、閉塞”系統又簡稱信集閉系統，可實現運輸區段相互閉塞，電氣控制相對集中，調度實時監督控制等。我國煤礦井下信集閉系統大多數采用安全型繼電器聯鎖控制來實現，該控制方式在設計時需繪制大量的電氣原理圖、接線圖，設計工作量較大。隨著煤礦不斷開拓，井底車場線路發生變更時，控制系統修改工作困難，且系統完成功能也受到繼電器控制的限制，有些功能不能盡人意。近幾年，信集閉系統的控制聯鎖方式趨向多樣化，除繼電器聯鎖控制方式外，有設計采用微機聯鎖控制、可編程序控制器（PLC）聯鎖控制、可編程邏輯器件（PLD）聯鎖控制等方式。本文介紹我們用OMRON公司SRM1可編程序控制器（PLC）做井下信集閉系統的主要控制器并與其它I/O模塊構成基于CompoBUS/S現場總線的遠程控制網，實現機車運行和系統設備的集中控制、聯鎖和模擬盤實時運行監視、自動/人工車輛調度，從而保證井下機車運輸安全，提高運輸效率，減輕勞動強度，降低能源消耗。該系統運行穩定、現場抗干擾性強、具有連結方便、系統易于擴展等特點。 　　圖一為某礦井底環形車場平面布置圖。車場東西兩翼2.5Km，各翼分別布置有一條重車道和輕車道，向北0.4Km 和0.9Km分別至副井罐籠和主井翻車籠。圖中詳盡地標明了車場結構、區段劃分和電動道岔、彈簧道岔、人工道岔、色信號燈等設備的布置情況。根據該礦生產實際，列車或機車在此車場內共有十種作業：1）、將西翼發來的煤車（重車）調到主井后，機車返回區段8待命；2）、將西翼發來的矸石車或其它車輛調到副井，機車返回區段8待命；3）將東翼發來的煤車調到主井后，機車返回區段8待命；4）將東翼發來的矸石車或其它車輛調到副井，機車返回區段8待命；5）機車由區段8調往主井；6）機車由區段8調往副井；7）將主井空車（輕車）發往西翼；8）將主井空車發往東翼；9）將副井空車或材料車等發往西翼；10）將副井空車或材料車等發往東翼。此10種作業又可按完成作業時所經車場區段劃分為14條進路，其中共用一個運行區段或一組道岔的兩個進路則互為敵對進路。為防止機車發生碰頭、側撞、追尾等事故，互為敵對進路不允許同時開放并進行電氣閉鎖，所以全車場共設八臺色燈信號機、五臺電動轉轍機對進路或有關區段進行防護，各進路聯鎖如下表所示。 3． 系統設計 3．1 硬件設計 　　整個系統采用OMRON公司CompoBUS/S控制系統構成進路式分布控制方式，根據系統電動轉轍機、手動道岔、信號機、區段數、模擬盤上顯示光帶數等計算出系統I/O點數，確定遠程I/O模塊個數及分布。控制主機采用SRM1-C02型PLC，它最多可以構成一個多達32個從站、擁有256個I/O點的分散I/O控制系統，并通過SRM1-C02的RS-232C端口連接一臺上位機作監控、管理、編程。從站根據需要選配遠程繼電器輸出端子SRT1-R0F08和遠程晶體管輸入端子SRT1-RD08，電纜采用型號為VCTF-JISC3306的乙烯基屏蔽電纜，網絡終端阻抗器為SRS1-T，電源采用OMRON的S82S-0724電源箱。 圖二為該系統硬件組成框圖。 3．2 軟件設計 　　本系統可編程序控制器控制程序采用模塊化結構設計，根據信集閉系統控制功能的不同，將程序分為八個模塊分別編程和調試，最后進行綜合調試，控制程序流程如圖三。主要有調度模擬盤狀態監測程序，用來監測模擬盤上機車行駛區段光帶顯示狀態，為調度員提供井下機車實時行駛位置；電動道岔控制及狀態監控程序，根據系統聯鎖控制邏輯對電動轉轍機進行控制，同時監測所有電動道岔當前位置狀態和執行情況，為保證電動道岔工作正常，在程序中設置動作反應監測功能，若發生道岔夾矸或擠岔故障，自動發出聲光報警；進路監測控制程序，專門對系統14條進路監測與監控，根據作業種類對有關的電動道岔和敵對進路的信號實行閉鎖，非敵對進路和其他電動道岔進行解鎖。機車闖紅燈報警程序，是由機車當前位置與所占進路閉鎖狀態、該進路信號燈狀態進行邏輯判斷識別，發現闖紅燈機車立即進行聲光報警，并對有關進路及時進行閉鎖，防止機車碰頭、側撞、追尾事故的發生。為提高系統程序的可靠性和抗干擾性，在編程中還多處設置“看門狗”定時器，增強程序的自診斷能力。本程序設置有人工和自動兩種控制方式，正常情況下采用自動控制方式，減輕工作人員勞動強度。井下特殊情況時，可由自動方式轉換為人工調度狀態以滿足井下運輸要求。 　　本系統編程采用基于Windows平臺的SYSMAC-CPT編程軟件，它適用于OMRON大、中、小型PLC的用戶程序編制和監控。其功能1）脫機編程：可用梯形圖語言或指令編程，可實現多窗口、多工程、多任務運行，還可發揮剪切板的功能，方便地實現程序的剪切、復制、粘貼等編程功能。編程之后可進行語法檢查，幫助糾正程序語法錯誤。2）監控運行：PLC通過RS232-C接口與上位機相連，計算機可監視PLC的工作；可觀察任何工作位的狀態；可讀所有數據；還可強置某些工作位處于ON或OFF狀態。也可根據需要方便地與煤礦局域網鏈接。3)文件管理：對所編的程序可存儲為磁盤文件，這些文件可按照計算機管理文件的辦法進行管理、程序打印等。4）在線修改：監視運行時需修改控制程序或發現程序存在問題，除脫機修改外，在問題不太多，又是允許的情況下可再線更改程序。這種邊運行、邊更改，既不耽誤PLC的工作，又可直接地發現與排除故障，是現場較方便的調試與完善程序的方法。 4． 現場抗干擾措施 　　由于煤礦井下供電的特殊性，必須考慮存在的各種干擾對系統的影響，抗干擾問題是系統設計的一個至關重要的內容，因此從軟、硬件設計上采取相應的措施以增強系統的抗干擾能力。井下主要干擾源是由電源和接地系統造成的。如煤礦井下采用變壓器中性點不接地供電方式，供電系統含高次諧波成份較大；井下采煤機、主水泵、運輸機等大、中型電氣設備使用較多且工作啟動頻繁，電網電壓波動較大；直流架線電機車在巷道中運行，鐵軌作為一個電極其流入大地的雜散電流較多；電機車集電弓與架空線接觸不良產生電火花造成電磁輻射干擾等。這些由電源和接地系統造成的干擾對系統正常工作十分不利，為此我們采取一些措施防止干擾： 1） 對來自配電系統的干擾，在原配電屏的220V輸出級增加一級抗干擾交流穩壓器，使配電系統的干擾降至最小。 2） PLC主機箱采用金屬殼，并設計安裝PLC的專用接地線，接地電阻小于5Ω，構成屏蔽外殼，以防止電磁輻射干擾，。 3） PLC I/O信號均利用光電耦合器件實現電路上的隔離。 4） 現場CompoBus/s傳輸線均采用屏蔽線，并且傳輸電纜、控制電纜、電源電纜分別設計安裝在不同線槽或導管內，線槽之間的距離不小于300毫米，防止外部干擾信號竄入系統。 5） 在軟件編程中，對執行元件、設備采用看門狗定時器或動作反應檢測程序進行監控，因干擾或誤動作出現故障可及時報警、顯示，已備診斷。 　　以上措施加上PLC本生具有的高抗干擾能力，使本系統取得了很好的現場抗干擾效果。 5． 結束語 　　煤礦井下車場信集閉系統采用PLC構成的現場網絡控制，充分發揮了PLC遠程智能化控制優點，具有人工/自動調度指揮功能、機車闖紅燈報警功能、道岔復位及故障自檢測功能、模擬盤顯示自檢功能，大大增強了系統工作的可靠性，提高了系統抗<