一种新型井下风门智能控制系统的制作方法

技术领域：

本发明属于井下风门智能控制技术领域，特别是涉及一种新型井下风门智能控制系统。

背景技术：
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风门是矿井通风系统中常见的通风设施，主要用于隔断风流而又可使车辆和人员通过的巷道中。《煤矿安全规程》中明确规定：在井下某些巷道中，必须安装至少两道常闭风门，当行人和车辆通过时，风门应有些开启有些关闭，禁止同时敞开，以免造成风流短路。当矿井灾害发生时如瓦斯突出，容易导致风门损坏，另外由于误操作或管理不善，也可能使风门敞开，这些情况将引起矿井通风系统内风流流动紊乱，从而有可能引发矿井灾害或继发性灾害的发生。因此，以风门为代表的井下调风装置需要具有远程智能控制能力，方便通风系统进行联调联控。目前，风门多采用撞杆式风门或撞击式风门。当行人通过风门时，由于负压很大，需要费很大力气才能开启风门，严重影响井下工作人员的工作效率。现为进一步提高风门自动化化程度，设计一款自动开关的智能风门。当人员经过风门监测区域时，风门开启，一段时间检测不到有人，智能延迟一段时间，风门自动关闭。为增强装置可靠性，配套气动按钮，同样可以启动风门，达到要求的风门控制效果，但是优先级要低于自动控制。

技术实现要素：
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本发明为解决现有方法存在的问题，提供一种新型井下风门智能控制系统，具有结构简单，安全可靠，自动化程度高的特点。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种新型井下风门智能控制系统，包括风门本体，主控制箱，电动控制箱，气动控制箱，红外对射开关；所述风门包括风门a和风门b，所述风门a和风门b主要由门框，门轴，门扇组成；所述主控制箱包括防爆壳，plc控制器，光电转换器，接线端子排；所述电动控制箱包括本质安全型外壳，两位五通电磁阀，两位三通电磁阀，梭阀和气动按钮；所述气动控制箱包括本质安全型外壳，两位五通双向换气阀，二位五通单气控制阀，梭阀和气动按钮。

所述风门a和风门b的进出口侧均安装有红外对射开关，所述红外对射开关与plc信号相连，所述风门a和风门b的进出口侧分别形成红外检测区a、红外检测区b和防夹红外检测区c，所述风门的两个门扇上分别安装连杆a和连杆b，所述连杆a和连杆b之间安装有动力气缸，用来提供风门开合动力，所述气缸通过电磁阀与所述plc信号连接。

所述连杆a上绞接有动力气缸，所述动力气缸一端绞接在所述丝杆连接件a上，另一端通过丝杆连接件与连杆b和连杆c连接。

所述主控制箱，安装于风门a与风门b的连接架上，其内部plc模块负责控制红红开关信号的输入与风门开关电磁阀的信号输出。主控箱内plc与光电转换器之间是电气连接，所述光电转换器将plc信号状态实时上传。plc与接线端子排是电气连接，通过端子排与外界进行信号连接，输入信号由红外对射开关通过接线端子排接入，输出信号通过接线端子控制电磁阀输出。

所述电动控制箱，设于风门a与风门b外侧，控制箱体外侧设有两个气动按钮，可用来进行该侧风门的开关，其内部两位五通电磁阀和两位三通电磁阀由plc输出信号端控制，电磁阀与plc之间是电气连接，电磁阀的开通与否控制系统气路的通断。

所述气动控制箱，设于风门a与风门b内侧，控制箱体外侧设有两个气动按钮，可用来进行该侧风门的开关，其内部由两位五通双向换气阀，二位五通单气控制阀，梭阀和气动按钮组成控制风门开关的气路系统，通过此气路控制动力气缸来实现风门的开关。

一种控制所述的新型井下风门智能控制系统，它包括a气路和b气路，a气路和b气路结构相同，a气路和b气路分别由气缸、二位五通双气控制换气阀、两位五通电磁阀、两位三通单气控制阀、两位三通电磁阀、梭阀和气动按钮组成；a气路气缸的两个端口通过气管分别与二位五通双气控制换气阀a1的a、b端口上，二位五通双气控制换气阀a1的两个气控端分别连接梭阀a2与梭阀a10，每个梭阀分别连接两个开关气动按钮，二位五通双气控制换气阀a1的两个气控端通过k1接口和k3接口与两位五通电磁阀a1的端口a和b相连，两位五通电磁阀a5的端口p与两位三通电磁阀a6的端口a相连，两位三通电磁阀a6的进气端p与两组四个开关气动按钮进气端p用气管并联到两位三通单气控制阀a9端口a，两位三通单气控制阀a9的气控端用气管通过k4接口连接到b气路的二位五通双气控制换气阀b1的端口a上；同理，b气路气缸的两个端口通过气管分别与二位五通双气控制换气阀b1的a、b端口上，二位五通双气控制换气阀b1的两个气控端分别连接梭阀b2与梭阀b10，每个梭阀分别连接两个开关气动按钮，二位五通双气控制换气阀b1的两个气控端通过k5接口和k6接口与两位五通电磁阀b1的端口a和b相连，两位五通电磁阀b5的端口p与两位三通电磁阀b6的端口a相连，两位三通电磁阀b6的进气端p与两组四个开关气动按钮进气端p用气管并联到两位三通单气控制阀b9端口a，两位三通单气控制阀b9的气控端用气管通过k2接口连接到a气路的二位五通双气控制换气阀a1的端口a上；所述的二位五通双气控制换气阀a1、两位三通单气控制阀a9、二位五通双气控制换气阀b1、两位三通单气控制阀b9的进气管用气管并联连接到气源c上。

本发明的有益效果是：

1，本发明利用多个红外对射开关检测的信号，对风门区域的人、车进行检测，继而控制风门自动开关，提高风门控制的自动化程度，节约生产成本，给企业带来可观的经济效益。

2，本发明采用电-气两种开门方式，灵活可靠，对风门的启动和闭锁全部实现自动化，plc控制可靠性强，对提高井下人员安全作业具有极大的推动和促进作用。

附图说明：

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明巷道风门布置结构示意图；

图2为本发明的风门结构示意图；

图3为本发明的门扇开启方向示意图；

图4为本发明电-气动化控制互锁系统气动原理图。

图中：1、风门a；2、主控箱；3、风门b；4、风门a外侧红外对射开关；5、风门a防夹红外对射开关；6、风门a内侧红外对射开关；7、风门b内侧红外对射开关；8、风门b防夹红外对射开关；9、风门b外侧红外对射开关；10、门轴；11、门框；12、绞链；13、连杆a；14、动力气缸；15、连杆b；16、丝杆连接件a；17、丝杆连接件b；18、连杆c；19、门扇；20、风门a电动控制箱；21、风门a气动控制箱；22、风门b气动控制箱；23、风门b电动控制箱；24、声光报警器。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例如图1所示，本发明提高一种技术方案：一种新型井下风门智能控制系统，包括安装在巷道中的风门a和风门b，风门主要由门框11，门轴10和门扇19组成，风门a和风门b的进出侧都安装红外对射开关，包括风门a外侧红外对射开关4，风门a防夹红外对射开关5，风门a内侧红外对射开关6，风门b内侧红外对射开关7，风门b防夹红外对射开关8以及风门b外侧红外对射开关9，各红外对射开关与plc信号连接，风门a和风门b的进出口侧分别形成进出红外检测区和防夹检测区，两个门扇19上面分别安装连杆a和连杆b，连杆a和连杆通过丝杆连接件与动力气缸14相连，且两个门扇19的转向相反，plc通过电磁阀与动力气缸14信号相连。

系统以plc为控制核心，红外对射开关作为检测有没有人员经过的检测传感器，通过接线端子排连接到plc的信号输入端，同时，plc输出信号控制气动电磁阀来控制动力气缸的动作与否。plc内部设置电磁阀动作闭锁程序，两个电磁阀禁止同时动作。如图1所示，有人经过时，红外对射开关检测有人经过，触发动作，plc控制电磁阀动作，打开气路，控制气缸动作，风门打开，此时，人员经过以后，经红外对射开门区、防夹区检测无人通过，等待一段时间后，plc控制电磁阀动作，关闭风门。如果在风门关闭过程中，有人触发开门红外对射以及防夹红外对射开关，则风门重新打开，使人员通过，避免出现人员被夹的事故。

如图4所示，一种控制所述的新型井下风门智能控制系统，它包括a气路和b气路，a气路和b气路结构相同，a气路和b气路分别由气缸、二位五通双气控制换气阀、两位五通电磁阀、两位三通单气控制阀、两位三通电磁阀、梭阀和气动按钮组成；a气路气缸的两个端口通过气管分别与二位五通双气控制换气阀a1的a、b端口上，二位五通双气控制换气阀a1的两个气控端分别连接梭阀a2与梭阀a10，每个梭阀分别连接两个开关气动按钮，梭阀a2连接气动按钮a3(控制开)、a4(控制关)，梭阀a10连接气动按钮a7(控制开)、a8(控制关)，二位五通双气控制换气阀a1的两个气控端通过k1接口和k3接口与两位五通电磁阀a1的端口a和b相连，两位五通电磁阀a5的端口p与两位三通电磁阀a6的端口a相连，两位三通电磁阀a6的进气端p与两组四个开关气动按钮进气端p用气管并联到两位三通单气控制阀a9端口a，两位三通单气控制阀a9的气控端用气管通过k4接口连接到b气路的二位五通双气控制换气阀b1的端口a上；同理，b气路气缸的两个端口通过气管分别与二位五通双气控制换气阀b1的a、b端口上，二位五通双气控制换气阀b1的两个气控端分别连接梭阀b2与梭阀b10，每个梭阀分别连接两个开关气动按钮，梭阀b2连接气动按钮b3(控制开)、b4(控制关)，梭阀b10连接气动按钮b7(控制开)、b8(控制关)，二位五通双气控制换气阀b1的两个气控端通过k5接口和k6接口与两位五通电磁阀b1的端口a和b相连，两位五通电磁阀b5的端口p与两位三通电磁阀b6的端口a相连，两位三通电磁阀b6的进气端p与两组四个开关气动按钮进气端p用气管并联到两位三通单气控制阀b9端口a，两位三通单气控制阀b9的气控端用气管通过k2接口连接到a气路的二位五通双气控制换气阀a1的端口a上；所述的二位五通双气控制换气阀a1、两位三通单气控制阀a9、二位五通双气控制换气阀b1、两位三通单气控制阀b9的进气管用气管并联连接到气源c上。

本发明的工作原理是，以图2，图3和图4为例，当有人需要通过风门时，以有人进出风门a为例，当风门a外侧红外对射开关4检测到有人经过，信号传送至plc，plc控制输出电磁阀动作，两位五通电磁阀a5的端口p与两位三通电磁阀a6动作，a气路打开，气压推动动力气缸14使风门a打开，同时a1另一路气压通过气管推动b9二位三通单气控制常开阀阀芯移动，切断b气路中所有气动按钮(b3，b4，b7，b8)的气源。风门b无法开启，等待风门a关闭后，风门b气路复位，风门b才可以打开，实现风门a和风门b互锁，符合《煤矿安全规程》规定的井下巷道两道风门不能同时打开的相关要求。为了满足《煤矿安全规程》风门开关可靠性的需求，风门两侧安装气动控制箱，用以手动打开风门，来进一步增加风门开关的灵活性。手动开关风门的原理是：当有人需要通过风门时，按下气动按钮a3，气压通过气管、至梭阀a2的p端至梭阀a2的a端输出，推动二位五通双气控制换气阀a1的阀芯移动，风门a的气缸活塞杆伸出带动连杆，如图3所示，门扇按照图中虚线方向反方向开门，使风门a打开，同时a1另一路气压通过气管推动b9二位三通单气控制常开阀阀芯移动，切断b气路中所有气动按钮(b3，b4，b7，b8)的气源。风门b无法开启，等待风门a关闭后，风门b气路复位，风门b才可以打开，实现风门a和风门b互锁。

本发明的功能：

1、当行人通过风门红外对射开关检测区域时，风门自动打开，待行人通过后，风门自动关闭。

2、当行人通过风门时，在自动开门功能失效时，可按动气动控制箱上的气动按钮打开或关闭风门。

3、风门与风门之间实行气动闭锁和plc程序闭锁(当风门a先打开时，风门b打不开，只有当风门a关闭后，风门b才可以打开)。