煤礦井下運輸「信、集、閉」系統
簡介一、 系統簡介
「信、集、閉」系統概念及其特點：
「信、集、閉」的全稱為「訊號、集中、閉塞」。訊號是指系統發出的或排程員手動發出的批示列車執行和調車的各種指示及命令。集中是指通過各種技術手段（包括計算機技術）使訊號、道岔和進路按照一定程度並且滿足一定條件才能運作的相互制約關係。
閉塞是指用訊號或供停電的方式保證列車按照空間間隔執行的技術方法。通常是把機車執行的軌道路線劃分成若干區段（或區間），並將區段用訊號機加以防護，乙個區間段只准許一列列車占用，並且把關聯的道岔用電動轉轍機控制，對機車的運**況和裝置狀況進行集中採集、聯鎖控制和遠距離監視，它比傳統的排程員**排程，現場的訊號工手動扳動道岔，司機完全靠聯絡執行機車方式有了很大的改進。其作用主要表現在下列幾個方面：
1、保證機車的安全：
區間閉塞使乙個區間僅有一列車。只要機車司機按規則及訊號指示行車，就完全可以避免發生正面衝突、側面相撞、追尾以及進入異線行駛等行車事故。
2、運輸效率有明顯的提高：
手動人工記憶調車模式，排程員靠記憶記住各車位置，機車堵塞現象經常發生，採用信、集、閉後，排程員在控制台前，通過大屏可以完全掌握機車執行狀況，合理進行排程，減少、消滅了機車堵塞的機率。
其次，道岔由電動轉轍機控制，在排程站遠距離即可扳岔，切換中樞。再次，機車司機按訊號顯示狀態執行，在合理情況下，很少有紅燈，即執行過程中很少停車，減少了機車的起停次數，執行速度大為提高，使機車礦車周轉率亦有一定的提高。
3、節省人員、減輕了勞動強度。
使用信、集、閉系統後，不再需要訊號工以**聯絡車輛狀況，來回奔跑扳動道岔了。排程員在排程室可以遠距離掌握全部狀況，指揮執行。
二、「信、集、閉」系統控制模式：
目前在井下軌道運輸「信、集、閉」系統大多使用的是下列兩種模式，即：以可程式設計工業控制器(plc)控制的集中排程和集中控制模式和以微機結合微控制器構成的集散控制系統（dcs）。這兩種系統各有其特點，plc系統能在最惡劣的環境下工作，抗干擾能力強，穩定性好，無故障工作時間長，但以順序控制為主，狀態指示不宜太複雜，對邏輯訊號處理比較好，使用的電纜多；微機構成的集散控制系統（dcs）組態容易，人機介面好，系統擴充套件方便，使用的電纜少，但由於微機及微控制器使用的訊號電平低，抗干擾能力較差，穩定性一般，而井下的電氣機車執行系統環境較惡劣，該系統故障較多，維護量大，維護成本較高。
我們決定把兩者的優勢互補，並採用高效能的工業控制計算機來作上位機，即用plc系統來對「信、集、閉」系統的關鍵的環節進行控制，利用工控機結合專門設計的各種嵌入式監控系統組成上位機，負責對plc及各種功能模組的資訊採集、資料處理及顯示、統計彙總、歷史分析、報表列印、資訊上傳共享。利用各自的優勢來構成新型的井下軌道運輸綜合資訊管理控制系統（cimcs）。
cimcs系統是利用計算機技術、網路技術、通訊技術來結合高可靠的plc技術等對礦山機車運輸生產過程進行集中監測和分散控制。它具有通用性強、人機介面友好、執行安全可靠等特點，在國外的現代化的採礦中已廣泛應用。
對可靠性及穩定性方面的要求很高的環節上，如電動轉轍機控制、車位取樣、區間閉鎖、訊號機燈訊號轉換等環節，選用plc系統來進行控制。對輔助性的管理統計的現場資訊取樣，特殊設計了對應的嵌入式的功能模組。對於所有需要的資訊儲存、生產統計、排程管理、故障報警、歷史查詢等複雜的任務，利用工業控制計算機來完成。
我廠對其進行了們分層結構設計，即：最高端由上位計算機組成的資料和資訊管理系統；中間一層由井下排程站內用工控機構成的監控系統；最底層是用plc和專業設計的功能模組構成的資料採集、順序和邏輯控制系統。利用專業設計的資料通訊系統對同一級別內，以及不同級別間進行資料和資訊交換。
向井上的傳輸根據不同通訊速度的要求可選用超五類線、485匯流排、光纖、can匯流排等。其系統構成示意圖見下頁示意圖：
圖中系統分為控制和管理兩部分。控制部分由主機櫃，控制台，大型模擬盤，開關量輸入/輸出介面櫃，電源箱，通訊和控制電纜，轉轍機，訊號機，感測器等裝置組成，完成井下機車的監控排程； 管理部分包括通訊介面，plc通訊伺服器，工控機，通訊交換機，路由器，實時監控軟體包，資料管理與資料查詢軟體包，統計、彙總、等管理類軟體包，在上位機的大容量儲存器中記錄著機車執行狀態和各類裝置故障發生及解除時間。
三、系統主要技術指標
a) 型號定義：
（2）使用環境條件
海拔高度小於３000公尺，井深大於負1200公尺。
環境溫度 -10~40℃
相對濕度<95% (25℃)
（3）工作引數
工作電源：兩相或三相ac 127v+-15%
（4）防護等級
電動轉轍機和二位訊號機為礦用一般型，其餘為本質安全型。
四、系統設計原則
系統本著技術先進、經濟使用、效能穩定可靠、可擴充套件性強、操作、維護簡單方便的設計原則來實現機車軌道運輸監控，實現運輸集中排程。
1.先進性：系統的中心控制採用日產koyo型工控計算機，其它各主要部件、器件均採用進口或國產優質器件。軟體設計先進，執行速度高，保護功能完善、可靠、安全。
2.實用性：系統具有自動執行、人工開闢進路等多種方式，使用方便、可靠，模擬顯示矩陣型led模擬屏，大螢幕液晶顯示以及模擬操作盤，整個系統操作方便、直觀。
3.可靠性：所選擇的主控機、繼電器、轉轍機、訊號機、感測器、操作台按鈕、模擬屏及顯示燈等部件，均採用效能穩定、可靠，故障率低的部件。軟體設計先進，保護功能完善。
4.擴充套件性：系統軟硬體的配置可以預留了各種擴充套件介面，可根據控制範圍的改變和生產的需求進行擴充套件。
五、 系統主要功能簡介：
1、具備信集閉系統的基本功能：區間聯鎖、敵對進路聯鎖、訊號機和轉轍機聯鎖。符合《煤礦機車監控系統安裝與技術標準》、《煤礦井下機車運輸訊號系統驗收規則》。
2、系統具有排程功能
系統具有人工排程、自動排程、人工與自動排程相結合、及就地控制操作等操作方式。
人工排程:按排程員給定的執行任務執行。也可隨時分進路、分車輛的形式進行排程；
自動排程:既實現程式控制排程，使機車按規定的路線，航程自動執行。
3、顯示功能
模擬屏上能顯示各列車位置、機車執行的方向、區間段占用及鎖閉情況、訊號機狀態、道岔位置狀態等執行狀態資訊和故障報警。模擬屏顯示的訊號狀態與現場的訊號狀態相互對應。
訊號機狀態：紅燈表示禁止通行；綠燈表示允許通行；綠燈閃爍表示通過彎道。
區段占用情況：機車占用為紅色；進路開放（欲占用）為綠色；進路不開放，不被占用為蘭色或黃色。
4、排程功能
系統按排程員給定的執行任務自動執行。也可隨時分進路、分車輛的形式進行排程；既實現程式或集中排程。
5、故障報警
轉轍機夾矸保護，岔尖不到位、感測器電器故障、機車闖紅燈實現報警。
轉轍機岔尖夾入矸石或其他雜物時，如果此時搬動道岔，道岔閉合不嚴，將自動返回到原來的位置，防止岔尖不到位造成機車掉道。
感測器電氣故障：對應感測器位置紅燈閃爍，出現上述故障後，計算機發出模擬蟋蟀報警聲音，並漢語指出故障的性質，漢顯故障種類和地點。
機車闖紅燈：闖紅燈地點紅光帶閃爍，並漢顯地點。
6、資料重演
時時儲存各機車日常執行軌跡資料，根據需要可隨時調出資料，為排程和事故分析及改進排程策略提供參考依據資料。記錄資料可設定為一天至一年。
7、可實現井上控制或井下控制
1）、系統控制室設定在井下排程站，實現井下集中控制排程。
2）、系統控制室也可設定在地面，實現系統地面排程。井下排程站不設排程人員，只設定系統的控制裝置。井下採用plc作為主控裝置，井上採用工控計算機作主控裝置，通過光電轉接裝置借助光纜實現地面與井下的資訊傳遞。
實現地面與井下的控制。
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