本发明涉及自动化控制领域，具体涉及一种矿山提升运输系统中罐道绳安全自动张紧智能控制系统。
背景技术：
矿山提升运输罐道绳张紧控制系统中，一般采用手动操作控制张紧装置，因罐道绳有弹性和塑形伸长特性，需要检修人员时常爬上井架操作设备以保证罐道绳拉力达到要求。张紧动作需要人为观察进行判断且操作繁琐。在张紧力达不到要求、得不到实时调整，罐道绳张紧力得不到保障，造成罐笼运行摆动幅度大对罐道冲击大，严重的造成钢丝绳缠绕打卷，引起罐笼临时停车。对立井提升安全造成隐患。
技术实现要素：
根据现有技术的不足，本发明提供一种矿山提升系统中罐道绳自动张紧智能控制系统及控制方法，用以实现罐道绳恒张力，无需人员操作、节省检修时间，保障了矿井安全智能运行。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
矿山提升系统中罐道绳自动张紧智能控制系统，包括plc可编程控制器、模拟量传感器、开关量传感器、执行机构以及工控显示屏及其报警装置；所述模拟量传感器、开关量传感器与plc可编程控制器输入端相连，执行机构与plc可编程控制器输出端相连；开关量传感器与模拟量传感器安装在自动张紧装置上，分别将检测到的位移、张力及压力信号传递给所述plc可编程控制器中处理后控制执行机构动作；所述工控显示屏及其报警装置与plc可编程控制器串口通讯，实现各机构动作的动画显示、实时监控设备位移、压力、张紧力，实现罐道绳张紧力自动检测和自动调整。
优选的是，所述模拟量传感器包括：
位移传感器，其安装在自动张紧装置支架上出绳孔锁紧块处，用于检测钢丝绳移动距离；
液压变送器，其安装在自动张紧进油口侧，用于检测自动张紧机械手推力；
称重传感器，其安装在自动张紧生根底座上，用于检测自动张紧装置载荷；以及
张力传感器，其安装于井下旋转卡绳机构上，用于校核井上拉力。
优选的是，所述开关量传感器包括上非接触式磁性开关和下非接触式磁性开关；所述上非接触式磁性开关检测到张紧机械手时，向plc可编程控制器发出到位信号，plc可编程控制器接收信号后发出机械手向下运动指令，机械手接触到下非接触式磁性开关停止动作，若张紧力不满足预设要时，张紧机械手在此区间反复运动。
优选的是，所述开关量传感器还包括控制按钮和闭锁开关；所述控制按钮用于对自动张紧动作的选择和手动单步调节；所述闭锁开关与井口设备或罐笼现实联锁。
优选的是，所述执行机构包括：
断路器，其控制不同单路设备进电电源，保证在该系统中用电安全；
中间继电器，实现控制系统隔离一次和二次回路；以及
电磁换向阀和溢流阀，控制油路通断与给定压力，提供可调的系统压力。
优选的是，所述执行机构还包括防止瞬间电流过大击穿电气原件，对设备造成不可逆的损坏的熔断器。
优选的是，所述plc可编程控制器包括：
plc数字量扩展模块，用于输入和输出控制信号；
plc模拟量扩展模块，用于接入模拟量信号，并将模拟量电信号转换成数字量信号；以及
plc中央处理器，用于计算和处理plc数字量扩展模块和plc模拟量扩展模块接收的信号，并发出控制指令。
优选的是，所述plc中央处理器上的串口与工控显示屏及其报警装置中的tcp触摸屏相连，实现各机构动作的动画显示，实现在线自动检测；所述plc中央处理器还与声光报警系统相连，若张紧力低于预设值范围，plc中央处理器发出报警信号，监控室显示声光信号，同时做出自动调整张力动作。
一种基于前述的矿山提升系统中罐道绳自动张紧智能控制系统的控制方法，该方法为：称重传感器实时监测单个罐道绳的拉力，将信号传输至plc模拟量扩展模块，在plc中央处理器中计算并与设定拉力值相对比，把参数显示在tcp触摸屏上；如果检测到称重传感器压力减小，即张紧力小于预设定拉力，tcp触摸屏报警；由plc数字量扩展模块发出指令启动液压站、对应电磁换向阀、溢流阀打开，推动机械手油缸，机械手加持罐道绳向上运行张紧罐道绳；位移传感器检测提绳长度；当机械手运动到上非接触式磁性开关，plc中央处理器接收上到位信号，发出控制指令停止机械手向上运行，信号使换向阀换向，驱动机械手油缸带动机械手向下运动，当机械手运动到下非接触式磁性开关，plc中央处理器接收下到位信号，发出控制指令停止机械手向下运行，使换向阀换向，再次推动机械手油缸向上运行张紧罐道绳；当基座承受的压力、油缸的推力、和预设定拉力相同时，张紧动作停止在此张紧力处，报警信号停止报警，各油路阀门关闭液压站停止，自动张紧完成。
本发明有益效果：
本发明可依据不同井深，分别对多根钢丝绳张紧力检测，在低于设定张力时报警，张紧系统根据矿井的参数实现自动调整张紧力，通过上位机在监控室显示张紧动作步骤，张紧力达到预设值之后设备自动停止并保持张紧状态，实现了罐道绳恒张力，无需人员操作、节省检修时间，保障了矿井安全智能运行。
附图说明
图1是传感器安装位置图ⅰ；
图2是传感器安装位置图ⅱ；
图3是控制系统结构框图；
图4是控制流程框图；
图5是通信拓扑图。
图1中：位移传感器1-1，上非接触式磁性开关1-2，下非接触式磁性开关1-3，液压变送器1-4，称重传感器1-5，张力传感器1-6；
图5中：计算机4-1，plc中央处理器4-2，plc数字量扩展模块4-2-1，plc模拟量扩展模块4-2-2，tcp触摸屏4-3。
具体实施方式、
以下结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2、图3、图5所示，矿山提升系统中罐道绳自动张紧智能控制系统，包括plc可编程控制器、模拟量传感器、开关量传感器、执行机构以及工控显示屏及其报警装置；模拟量传感器、开关量传感器与plc可编程控制器输入端相连，执行机构与plc可编程控制器输出端相连；开关量传感器与模拟量传感器安装在自动张紧装置上，分别将检测到的位移、张力及压力信号传递给plc可编程控制器中处理后控制执行机构动作；工控显示屏及其报警装置与plc可编程控制器串口通讯，实现各机构动作的动画显示、实时监控设备位移、压力、张紧力，实现罐道绳张紧力自动检测和自动调整。
模拟量传感器包括位移传感器1-1、液压变送器1-4、称重传感器1-5和张力传感器1-6；位移传感器1-1安装在自动张紧装置支架上出绳孔锁紧块处，用于检测钢丝绳移动距离；液压变送器1-4安装在自动张紧进油口侧，用于检测自动张紧机械手推力；称重传感器1-5安装在自动张紧生根底座上，用于检测自动张紧装置载荷；张力传感器1-6安装于井下旋转卡绳机构上，用于校核井上拉力。
开关量传感器包括控制按钮、闭锁开关、上非接触式磁性开关1-2和下非接触式磁性开关1-3；控制按钮用于对自动张紧动作的选择和手动单步调节；闭锁开关与井口设备或罐笼现实联锁；上非接触式磁性开关1-2检测到张紧机械手时，向plc可编程控制器发出到位信号，plc可编程控制器接收信号后发出机械手向下运动指令，机械手接触到下非接触式磁性开关1-3停止动作，若张紧力不满足预设要时，张紧机械手在此区间反复运动。
执行机构包括断路器、熔断器、中间继电器、电磁阀换向阀、电磁溢流阀；断路器控制不同单路设备进电电源，保证在该系统中用电安全；熔断器防止瞬间电流过大击穿电气原件，对设备造成不可逆的损坏；中间继电器实现控制系统隔离一次和二次回路；电磁换向阀和溢流阀，控制油路通断与给定压力，提供可调的系统压力。
plc可编程控制器包括plc中央处理器4-2、plc数字量扩展模块4-2-1和plc模拟量扩展模块4-2-2；plc中央处理器4-2采用西门子smart-sr30，用于计算和处理plc数字量扩展模块和plc模拟量扩展模块接收的信号，并发出控制指令，西门子2dr、3ae等系列扩展模块，其中，plc数字量扩展模块4-2-1用于输入和输出控制信号，如开关量上非接触式磁性开关1-2和、下非接触式磁性开关1-3、闭锁开关、报警控制和自动张紧故障；将操作台或者开关传感器信号，输入至数字量扩展模块i端点，经过plc中央处理器4-2处理后从量扩展模块q端输出控制信号，报警控制、自动张紧故障、自动张紧控制等。
plc模拟量扩展模块4-2-2用于接入移传感器1-1、液压变送器1-4、称重传感器1-5和张力传感器1-6的模拟量信号，并将模拟量4-20ma电信号转换成数字量信号。
工控显示屏及其报警装置包括mcgse组态软件、tcp触摸屏4-3、声光报警系统；plc中央处理器4-2上的串口rs485通信协议实现与tcp触摸屏4-3的连接，通过plc中央处理器4-2上的tcp/ip通信协议，实现与计算机4-1的连接。在mcgse组态软件中编写程序，绘制图形，通过plc中央处理器4-2上串口rs485通信协议，下载至tcp触摸屏4-3中，plc中央处理器4-2中的控制点与tcp触摸屏4-3中画面相关联，实现各压力、到位动作状态、报警在线自检。plc中央处理器与声光报警系统相连，若张紧力低于预设值范围，plc中央处理器发出报警信号，监控室显示声光信号，同时做出自动调整张力动作。
如图4所示，罐道绳自动张紧控制系统在不影响提升系统正常运行状态，由安装在设备生根底座上的称重传感器1-5，实时监测单个罐道绳的拉力，将信号传输至plc模拟量扩展模块4-2-2，在plc中央处理器4-2中计算并与设定拉力值相对比，把参数显示在tcp触摸屏4-3上。如果检测到生根底座上的称重传感器1-5压力减小，经plc中央处理器4-2中计算，张紧力小于预设定拉力；tcp触摸屏4-3报警；由plc数字量扩展模块4-2-1发出指令启动液压站、对应电磁换向阀、溢流阀打开，推动机械手油缸，机械手加持罐道绳向上运行张紧罐道绳；位移传感器1-1检测提绳长度。当机械手运动到上非接触式磁性开关1-2，plc中央处理器4-2接收上到位信号，发出控制指令停止机械手向上运行，信号使换向阀换向，驱动机械手油缸带动机械手向下运动，当机械手运动到下非接触式磁性开关1-3，plc中央处理器4-2接收下到位信号，发出控制指令停止机械手向下运行，使换向阀换向，再次推动机械手油缸向上运行张紧罐道绳；张紧过程中由安装在生根底座上的称重传感器1-5，和安装在油缸进油口液压变送器，实时检测基座承受的压力、推动张紧机械手的供油压力。当基座承受的压力、油缸的推力、和预设定拉力相同时，张紧动作停止在此张紧力处，报警信号停止报警，各油路阀门关闭液压站停止，自动张紧完成。罐道绳根数较多，且每根绳张力各不相同，自动张紧控制系统安全高效解决了多绳各张力不同的自动调整。
本发明可依据不同井深，分别对多根钢丝绳张紧力检测，在低于设定张力时报警，张紧系统根据矿井的参数实现自动调整张紧力，通过上位机在监控室显示张紧动作步骤，张紧力达到预设值之后设备自动停止并保持张紧状态，实现了罐道绳恒张力，无需人员操作、节省检修时间，保障了矿井安全智能运行。
尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以做出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围。以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。