基于PLC的平开式自动矿井安全门的设计

金武飞，曹云翔，王海波，靳 涛，纪秋帆，邱 菊

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

基于PLC的平开式自动矿井安全门的设计

金武飞，曹云翔，王海波，靳 涛，纪秋帆，邱 菊

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

在金属矿山生产中，副井井口安全门的保护作用至关重要。目前，我国金属矿井口安全门的开闭多为人工手动操作，不利于安全生产[1]。根据目前各种矿用安全门的结构特点和金属矿山现场实际条件要求，设计了平开式自动安全门。本文介绍了安全门的系统构成及各部分功能、控制原理、主要技术参数和应用效果。现场使用表明：安全门结构合理，工作安全可靠，各项指标均符合《金属矿山安全规程》的要求，效果良好。

自动矿井安全门；平开式；不锈钢；PLC

0 引言

在我国金属矿生产建设中，副井提升是矿井人员上下、物料、设备运输的咽喉要道，因而井口安全门的可靠与否直接影响到矿井的安全提升[1]。目前，我国金属矿副井井口安全门多为手动操作，很难实现与提升系统联锁，不利于安全提升，达不到现代化矿井的高标准要求[2]。

邯邢西石门铁矿1号副井采用的安全门为手动平开式安全门，人工操作，在使用过程中存在着诸多弊端：与提升机独立，不符合《金属矿山安全规程》中有关安全门联锁的要求；靠工人自己开关门容易产生误动作；设计简陋、保护不全。

针对这些问题和现场要求，受邯邢西石门铁矿委托，设计了平开式不锈钢自动安全门，现场使用表明，该安全门设计合理，系统稳定，安全可靠，操作简便，各项指标符合《金属矿山安全规程》的相关规定，客户反映效果良好。

1 系统概述

根据现场巷道空间有限、环境恶劣、空气湿度大的特点对安全门进行了特殊设计，传动部分与电机一体化设计、防护等级高（IP67），304不锈钢门体。门的开关停过程通过可编程控制系统和专用电机控制板来实现，符合防护门的智能远程控制和与提升机联锁的要求，且在可靠性、易维护性和安全性等方面较原安全门有很大的提高。各种指示信号灯、保护装置使系统易操作、更人性化，有效保证门控系统在恶劣环境下可靠工作，提高提升的安全性。

2 系统构成及各部分功能

2.1 系统构成

该自动安全门系统主要有PLC控制系统、ALCOR N控制板、遥控装置、ELI 250型开门机、不锈钢门体组成。系统组成框图如图1所示：

图1 系统组成框图

2.2 各部分功能

2.2.1 PLC控制系统

PLC通过控制ALCOR N控制板实现安全门的开关停，同时实现与提升系统的联锁和指示门的各种状态。

2.2.2 遥控装置

该装置由遥控板和遥控接收器组成，在距控制箱方圆50米的范围内都可实现安全门的开关停。主要用于检修和PLC控制系统故障时使用。

2.2.3 ALCOR N控制板

控制电机正反转实现安全门的开关，开门速度8.5°/S，开门角度0-180°可调。

2.2.4 ELI 250型平开门机

开门机由密封完好的单极减速齿轮组成。铰链-枢轴可以置于地下位置，将自动化系统隐蔽起来，保持了门的外形美观。

紧急运行时，可以通过专用钥匙操作位于门下面拉杆-枢轴突出部的释放机构可以将门体紧急释放，实现手动开关门。如图2所示。

2.2.5 不锈钢门体

采用304不锈钢，适应井下潮湿的环境，美观大方。

3 控制原理

PLC收到罐笼到和罐笼停信号后送开门控制信号到ALCOR N控制板，开门机正转安全门迅速打开同时安全门运行警示灯闪烁、关到位指示灯灭，开到设定角度后安全门自动停止同时安全门运行警示灯灭。

人员或物料设备上下完毕后，PLC收到罐笼上行或下行信号后送关门控制信号到ALCOR N控制板，开门机反转安全门迅速关闭同时安全门运行警示灯闪烁，关到位后安全门自动停止同时安全门运行警示灯灭、关到位指示灯亮。提升系统收到安全门关到位信号后，才能开车运行。

4 主要技术参数

1）电源电压： 230VAC±10% 50Hz

2）门体型式：平开型

3）门扇重量：2x20kg

4）单扇门尺寸：1100mmx1300mm

5）阻挡功能：不可逆齿轮马达

6）开门机防护等级：IP67

7）开关门速度：8.5°/S (可调)

8）开门角度：0-120°(可调)

9）电机功率：0.28KW

10）开闭次数：使用开闭次数达到100万次

11）工作环境温度：-10-+55℃

5 结束语

该自动安全门系统通过PLC的逻辑控制实现了与提升机的联锁，为井口安全门设施的可靠运行提供了完善的保护手段，从而保证了安全提升的可靠性。邯邢西石门铁矿1号副井2009年11月使用该系统至今，设备性能稳定，安全可靠，深受客户的好评。为实现现代化矿井，创建本质安全型企业起到了积极的推动作用。该系统具有较好的推广应用前景[2]，现场应用如图3所示。

图3 现场应用

[1] 蔡锋, 宋海兵, 徐德强 煤矿新型井口安全门的研制与应用[J]. 能源技术与管理, 2008(1)： 103-104.

[2] 徐德强, 王成礼. 微机控制自动安全门的推广应用[J]. 煤炭科技, 2008(2)： 82-83.

Design of swing automatic safety gates of mine based on PLC

JIN Wu-fei, CAO Yun-xiang, WANG Hai-bo, JIN Tao, JI Qiu-fan, QIU Ju

TP29

B

1009-0134(2011)5(下)-0127-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(下).39

2011-01-04

金武飞（1982－），男，河南周口人，硕士研究生，主要从事工业自动化系统集成技术的研究工作。