济宁矿业集团有限公司霄云煤矿 山东济宁 272000
摘要：依据《山东省煤矿冲击地压防治办法》，各冲击地压煤矿为加强煤矿冲击地压防治工作，有效防范冲击地压事故，保障煤矿职工生命和财产安全，积极推进冲击地压矿井人员位置监测系统升级改造，提高防灾救灾能力。济宁矿业集团有限公司霄云煤矿为此专门组织人员应用PLC编程、人机界面组态、远程通讯等技术，自主研发工作面限员系统，现对该系统进行解析。
关键词：煤矿；S7-1200PLC；MCGS组态
引言
为符合《山东省煤矿冲击地压防治办法》规定，保障冲击地压矿井采煤工作面的安全生产，结合矿上原有的人员定位系统和智能化工作面控制系统，自主研发出工作面限员系统，安装在工作面皮顺轨顺，通过人员进出采集，实现限员功能。
1限员系统工作原理
按相关防冲规定要求，冲击地压矿井必须进行采掘面工作人员限制，该套限员系统安装在我矿1314工作面的皮顺和轨顺，两个顺槽分别在距离采面约400m处建立限员站，两个限员站分别安装有一个热释传感器，用于判断人物，四个对射传感器有判断进人还是出人，分别安装有声光报警和限员闸门，且分别有PLC柜和触摸屏组成，现场有良好的人机界面，便于观看提示，两个顺槽通过光缆通讯数据，做到采面工作人员无论轨顺皮顺进出，均能准确统计的功能。
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（图1限员系统现场设备布置示意图）
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（图2两部顺槽触摸屏显示画面之一的组态界面）
整个系统通过光缆接入我矿的环网系统，数据通过环网上达地面，在地面建立有监控界面，能够同时监视现场设备动作和工作面人数。
通过PLC程序编写，触摸屏和上位机组态，设置有管理权限，能够实现限员人数赋值管理、应急开门管理、系统自检试验等功能，完全适应各类冲击地压矿井。
2限员系统的软硬件组成
限员系统所有硬件均由矿上自主选型采购，主要电控核心部件有西门子PLC系列CPU1215C、MCGS触摸屏、以太网远程分布式IO模块、光电转换器、热释传感器、对射传感器等；主要外部驱动由继电器、司控道岔装置、声光报警装置（语音模块、LED模块等组成）、闸门装置等；软件采用博途V15PLC编程软件、MCGS嵌入版7.7组态软件、组态王、捷通GSD驱动文件、蓝马LMD107、炫蓝光TF-BSU-U2等。所有硬件部分均自主选型采购，所有软件部分均通过自主编程设计调试完成。
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（图3地面集控上位机组态王软件制作限员系统画面之一）
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（图4核心部件CPU1215C和以太网远程分布式IO模块）
3限员系统的程序实现
限员系统采用S7-1200PLC，通过博途V15编程实现现场逻辑判断，首先工作面人员进入时经过扇形的热释传感器感应，软件判断是人还是物体，用顺序控制程序，完成人员进入的逻辑，且在人员同时进去的时候，有防连进功能，也能在人员有进有出的时候进行限制。
4限员系统运行
该套系统自主研发后投入使用以来，运行稳定，正常情况下，人员统计精准无误，能做到傻瓜式使用，存在小缺点可以通过环网，在地面及时修正。
该套系统也有存在部分问题，一是两个顺槽其中一个检修停电时，人员进出不能检测到，导致计数不准的情况；二是不能精准的判断进出的具体人员是谁的问题。
解决方案，后期将在系统中引入我矿的人员精准定位系统分站，通过环网分享下来的两个顺槽人员精准定位分站modbusTCP通讯协议，使得现场能够明确进入的具体人员是谁。且通过人员精准定位系统分站扫描到的人数和PLC检测到的人数对比校验，更能精准控制采煤工作面人数。
结束语
综上所述，现代煤矿生产越来越依赖现代化机电设备的应用，而机电设备在煤矿企业发展过程中也起到了关键的作用。不过煤矿生产中现代化机电技术管理工作还存在很多问题，这就使煤矿生产的效率和安全受到了很大影响。对此，煤矿企业要认识到现代化机电技术管理工作的重要性，结合企业自身的实际情况采取相应的创新措施，不断提高现代化机电技术管理水平，从而推动我国煤矿事业的长远发展。
参考文献
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