信号提升系统抗干扰治理措施

信号提升系统抗干扰治理措施

摘要:本文以花园煤矿矿井提升信号系统出现的故障为例,通过采取了一系列硬件和软件的处理措施来解决问题,提高了系统抗干扰能力,满足了提升信号通讯要求。

关键词:矿井信号故障通讯脉冲误差干扰

提升安全是矿井安全链条中的重要一环,关系着矿井的正常提升和上下井人员的生命安全。提升信号是矿井主提升机运行的直接联系方式,保证矿井提升信号的可靠,是保障矿井安全提升的基础。目前矿井主提升机基本全部采用PLC控制系统,在此类系统中,由于来自系统内外部的干扰,有时会造成传输数据错误或丢失,严重时甚至造成系统失灵,引发人身安全事故或矿井财产的损失。为了确保矿井提升系统的正常运转,最大限度的保障人身及财产安全,必须要确保矿井提升信号系统可靠,降低各类干扰的影响。

1 故障表现及系统简介

花园煤矿副井采用唐山智诚电气公司的信号KJD23矿用PLC信号操车控制系统。一段时间前,因设备干扰偶尔出现的误信号,对矿井安全提升造成了极大的安全隐患。具体故障表现:在副井下井口信号台未联系发点的情况下,绞车房与上井口同时出现提升信号点数,并在绞车房显示提升信号。造成副井绞车司机在未注意观察井口实时监控器的情况下,极有可能出现误操作,造成提升安全事故。

信号系统简介:花园煤矿提升信号系统分为车房显示箱、上井口信号箱、下井口(或水平)信号箱三部分;操车电控系统分为上井口操车控制台、下井口操车控制台三部分;其中操车控制与信号系统共用一个操作台,两套系统独立供电没有直接联系。信号系统通过422接口与计算机联网,车房采用计算机界面显示。采用日本的三菱PLC为主要控制部件,信号传输电缆采用17芯1.5 mm2的铠装屏蔽电缆。

具体操作简述:信号传输由下井口作为第一站,在上、下井口操车闭锁(摇台抬起到位、安全门关闭到位,前阻车器关闭)正常的情况下,下井口信号台发送的提升信号(提升、下放或者平罐)到上井口信号台,上井口信号工接到信号后根据现场情况及具体提升运行方向进行判别,确认正确后方可将信号传送到副井绞车房,信号在副井绞车房提升维持六秒钟,提升机司机在接到信号后,在规定时间内,可以正常动车。如副井提升机不满足动车条件,需按照上述联系步骤重新发送信号,以有效防止误操作以保障提升安全。

2 故障的排查和解决

根据此次信号故障的表现分析,主要从以下几个方面做了相应处理,并最终解决了此故障。

2.1 设备外部故障和人为因素

信号传输终端可能的故障及误操作是诱发故障的因素之一。

由于设备终端可能的故障和信号按钮本身的原因,可能造成设备信号的误发送,并经过上井口转发,传递到绞车房。

在现场,对设备进一步分析后,排除了下井口信号操作系统、按钮和线路故障,排除了人为操作故障因素。更换下井口通讯连接模块,排除下井口通讯模块故障,此时故障依旧。

2.2 通讯系统模块处理

由于上下井口及绞车房之间采用通讯线路连接,通讯设备的接口及线路可能因线路故障误传信号,在更换通讯线路芯线及传输模块后,现象并未改善。为确保提升安全,临时在副井上井口信号台上加设了信号闭锁开关,只有上井口信号工在确认井口需要动车时,打开闭锁开关,所发出的信号才能传到绞车房。采取此项措施后,在仍有可能出现干扰造成的误信号的情况下,有效避免了将误信号传入到车房而引发提升事故。

2.3 信号电缆处理,闲置芯线接地

传输线路干扰的处理,主要的方法有屏蔽、接地和滤波。

接地的主要目的如下:提供公共参考0电位,防止外界电磁干扰,保证安全工作。接地抗干扰的主要是避开地环电流的干扰;其次是降低公共地线阻抗的耦合干扰。

由于信号电缆与动力电缆均为独立电缆互不影响,根据故障判断

更换了上井口至车房的通讯电缆;对所有通讯电缆的芯线逐一测试后,发现各芯线均无异常。在确定全部通讯电缆无异常的情况下,技术人员于副井上井口检测,仍多次出现不规律信号上升沿,确定线路影响依然存在。而后将所有通讯电缆的备用线路及屏蔽层,重新做了接地,接地点尽量靠近三菱PLC并测试合格,更换副井上井口及绞车房内PLC 及通讯模块。

2.4 修改信号联络方式

将使用通讯连接的方式改为点对点硬链接通讯方式。信号的各个信号,设计时采用通讯线路连接。在原系统的通讯中,总体上来说由于软件设计及校验的原因,对抗干扰能力不强,发生尖峰波干扰时,容易出现错误。因此,重新对各个提升信号用专门的信号芯线做了点对点硬链接,使信号通过专门的通讯芯线传播,相应的芯线只能传送相应的信号。这在PLC逻辑判断中也相应的容易判断正确信号和干扰信号,增加了信号传输的可靠性。

2.5 软件抗干扰措施

矿井通讯信号中信号存在的脉冲误差会引起输入信号判断错误,可采用软件识别的方式区分有用信号和干扰信号,并采用滤除干扰信号的方法,也就是软件抗干扰措施。

由于正常收发信号具有的规律性和可识别性,而干扰信号的出现较无规律,在程序设计上就可根据规律和时间区域来确定是否是正确

信号,并且在可能出现干扰信号的时区封闭输入口,滤掉干扰信号。也可以采用根据信号联系的既定逻辑关系来判断真伪,从而滤掉干扰信号。

矿井通讯信号中信号存在的脉冲误差会引起输入信号判断错误,根据干扰类似脉冲的特性——持续时间短,可以采用简单连续采样的方式,在信号传输部分加设延时模块,检测到信号产生时间必须在20 MS以上,才能由系统辨识为正确的提升信号,而只有正确的提升信号才能发出。

这次处理共计用时13天,在这五项措施处理完毕后,故障得到了完善的解决。

3 问题分析及处理要点

故障的原因无外乎是人、机、环三方面的原因,通过对人的操作、设备的运行及环境的干扰逐一排除,最终可以大致确定问题的根源。此次故障处理过程中通过排除了人为和设备的因素,确定了故障的本源就是环境的干扰。而由于信号通讯的隐蔽型,在发生一些干扰以及其引起的软故障,无法及时查明和排除,造成故障原因不容易发现。

通过此次故障处理,我们可以看出通讯系统抗干扰的重要性,针对此次故障中的干扰,技术人员从通信线缆、接地系统、通讯方式及软件设置上做了一系列处理,将可能影响设备运行的干扰因素逐一排除,大大提高设备的抗干扰性能,为设备恢复正常运行提供了保障。