煤礦斜井井口風(fēng)門是煤礦井下通風(fēng)安全管理的主要設(shè)備，其作用是避免進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和回風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流短路，同時(shí)又不影響兩系統(tǒng)間的過車，對通風(fēng)安全及生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)是至關(guān)重要的。長期以來井口風(fēng)門主要是采用人工啟閉的普通電動(dòng)風(fēng)門。人工啟閉風(fēng)門費(fèi)時(shí)費(fèi)力，安全系數(shù)低，影響運(yùn)輸效率。近年來，煤礦的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、科研單位對此進(jìn)行了一些探索、研究，尤其隨著煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，提升機(jī)電控系統(tǒng)的不斷完善，煤礦斜井井口風(fēng)門的可靠性和自動(dòng)化程度顯得更為重要。

隨著提升機(jī)控制系統(tǒng)性能的不斷完善和提高，現(xiàn)在大多數(shù)的風(fēng)門控制系統(tǒng)已與提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了連接。這樣不僅大大提高了風(fēng)門控制的可靠性和自動(dòng)化程度，也提高了提升機(jī)的運(yùn)輸能力。例如：軌道檢測式自動(dòng)風(fēng)門控制系統(tǒng)，在經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，此控制系統(tǒng)存在兩個(gè)致命缺點(diǎn)：其一，未與提升機(jī)系統(tǒng)完全聯(lián)鎖，當(dāng)風(fēng)門系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)提升機(jī)系統(tǒng)不能及時(shí)停車而發(fā)生事故；其二，此風(fēng)門控制系統(tǒng)的軌道檢測開關(guān)由于常被重達(dá)幾噸的礦車軋過，會(huì)常出現(xiàn)誤動(dòng)作或損壞，致使風(fēng)門系統(tǒng)故障率高。因此，設(shè)計(jì)了集成于提升機(jī)電控系統(tǒng)的牌坊檢測式自動(dòng)風(fēng)門控制系統(tǒng)來解決以上問題。

2風(fēng)門控制系統(tǒng)可靠的必要性和重要性

在靠近壓風(fēng)機(jī)房即主扇的斜井井口都應(yīng)安裝風(fēng)門來保證井下空氣的流通，降低井下瓦斯?jié)舛龋咕伦鳂I(yè)的工作人員有足夠的氧氣。如果沒有設(shè)置風(fēng)門，或者風(fēng)門控制不可靠，由壓風(fēng)機(jī)房向井下壓入的新鮮空氣就會(huì)由井口流失，使井下危險(xiǎn)。這就是常說的風(fēng)流短路。另外，風(fēng)門控制系統(tǒng)不可靠還有其他的安全隱患，如人車要經(jīng)過風(fēng)門，風(fēng)門應(yīng)該打開時(shí)沒有打開，就會(huì)發(fā)生撞門事件，輕則耽誤生產(chǎn)，重則傷人。

3牌坊檢測式自動(dòng)風(fēng)門控制系統(tǒng)的組成

（1）風(fēng)門控制系統(tǒng)硬件

風(fēng)門控制系統(tǒng)硬件主要由以下幾個(gè)部分組

成。

主回路：風(fēng)門電源斷路器、正轉(zhuǎn)接觸器、反轉(zhuǎn)接觸器。

控制回路：PLC 程序控制、硬件控制。

檢測回路：風(fēng)門狀態(tài)檢測、過門狀態(tài)監(jiān)測、風(fēng)門動(dòng)作檢測、甩車檢測。風(fēng)門動(dòng)作檢測開關(guān)由以前的軌道式安裝改為牌坊式深度指示器安裝，檢測開關(guān)由以前的普通行程開關(guān)替換成可靠性更高的霍爾接近開關(guān)。這樣大大降低了風(fēng)門動(dòng)作檢測開關(guān)的故障率，從而提高風(fēng)門的可靠性。

（2）風(fēng)門的控制方式

與礦車在井筒中的位置存在一個(gè)固定的比例，由此圖的 DI 位置點(diǎn)直觀的反應(yīng)風(fēng)門動(dòng)作點(diǎn)的位置，而實(shí)際這些動(dòng)作點(diǎn)安裝于牌坊式深度指示器上。本設(shè)計(jì)規(guī)定靠近井口的風(fēng)門為一道風(fēng)門。

（1）手動(dòng)控制方式

操作工可以通過操作臺上的轉(zhuǎn)換開關(guān)和按鈕來控制風(fēng)門動(dòng)作。

具體操作是：“風(fēng)門控制方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到 “手動(dòng)”，按“一道手動(dòng)”按鈕，一道風(fēng)門開（如果風(fēng)門在關(guān)的狀態(tài)），否則風(fēng)門關(guān)（如果風(fēng)門在開的狀態(tài)）；按“二道手動(dòng)”按鈕，二道風(fēng)門開（如果風(fēng)門在關(guān)的狀態(tài)），否則風(fēng)門關(guān)（如果風(fēng)門在開的狀態(tài)）。此控制方式只有在風(fēng)門出現(xiàn)故障或檢修時(shí)使用。

（2）自動(dòng)控制方式

正常開車時(shí)操作工只要把風(fēng)門控制開關(guān)打到 “自動(dòng)”，PLC 就會(huì)根據(jù)絞車運(yùn)行的方向和位置自動(dòng)開、關(guān)風(fēng)門。

當(dāng)絞車處于上行狀態(tài)時(shí)，牌坊式深度指示器上的深度指針依次經(jīng)過二道風(fēng)門下控開關(guān)、二道風(fēng)門過門監(jiān)視、二道風(fēng)門上控開關(guān)、一道風(fēng)門下控開關(guān)、一道風(fēng)門過門監(jiān)視、一道風(fēng)門上控開關(guān)。對應(yīng)上述過程的具體動(dòng)作依次為：二道風(fēng)門開、絞車經(jīng)過二道風(fēng)門、二道風(fēng)門關(guān)、一道風(fēng)門開、絞車經(jīng)過一道風(fēng)門、一道風(fēng)門關(guān)。（3）風(fēng)門安全回路

風(fēng)門安全回路主要包括風(fēng)流短路故障、風(fēng)門拒開故障、風(fēng)門拒關(guān)故障、風(fēng)門狀態(tài)檢測開關(guān)故障、風(fēng)門動(dòng)作超時(shí)故障、風(fēng)門過位故障。

（4）風(fēng)門監(jiān)控系統(tǒng)

目前，提升機(jī)控制系統(tǒng)大多都實(shí)現(xiàn)了聲光告警系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，因此牌坊檢測式自動(dòng)風(fēng)門控制系統(tǒng)也就由以前的手動(dòng)控制系統(tǒng)跳躍升級到全自動(dòng)帶監(jiān)控系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。風(fēng)門的開關(guān)狀態(tài)、動(dòng)作、絞車過門、故障等都在提升機(jī)操作臺上通過指示燈和語音裝置實(shí)現(xiàn)聲光告警。風(fēng)門狀態(tài)檢測、過門狀態(tài)監(jiān)測、風(fēng)門動(dòng)作檢測、甩車檢測、風(fēng)門故障等都在提升機(jī)的監(jiān)視屏中有單獨(dú)畫面顯示。

4牌坊檢測式自動(dòng)風(fēng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)風(fēng)門動(dòng)作順序要求，并保證車輛通過時(shí)風(fēng)門暢通，而且前后兩道風(fēng)門應(yīng)可靠互鎖，不能同時(shí)打開，以避免風(fēng)流短路。因此，在原提升機(jī) PLC 中增加一些數(shù)字量輸入 DI 點(diǎn)和輸出 DO 點(diǎn)來控制兩道風(fēng)門的自動(dòng)開關(guān)。圖2所示為數(shù)字量輸入（DI）、數(shù)字量輸出（DO）。圖3 所示為 PLC 程序設(shè)計(jì)流程。