煤矿大部分巷道使用的风门为人工推启式，人工启闭风门的劳动强度大，行人在开关风门时恰遇冲击地压冲击波被风门击伤。为实现自动化感应启闭风门，和利隆自主设计了一套以液压缸传动机构为驱动装置，应用可编程控制器( PLC) 实现自动控制风门的控制系统。
井下风门自动控制装置结构组成
主要由两道单式风门、一套机械闭锁装置、一套 PLC 电控箱、一台防爆液压站及高压管、两套风门驱动装置( 液压缸传动机构) 、六套光敏传感器、四套位置传感器和矿用低压馈电开关等组成。光敏传感器安装于风门两侧，用于检测人或车辆通过信号; 位置传感器安装于风门框架上部，用于检测风门的开、闭位置; 风门的开闭由液压缸传动驱动。图 1 为风门自动控制系统安装示意图。
液压风门自动控制装置设备与传感器选型
1)控制器件选用西门子 S7-200 系列的可编程控制器，为 14 输入/10 继电器输出型 PLC。
2)驱动装置主要用于做直线往复运动，选择液压推动装置。
3)传感器选型。风门到位信号装置采用干簧管风门传感器检测，此传感器由内装干簧管电路并带引出电缆的感应部和内装永久磁铁的磁铁部两部分组成，当门扇被打开时，感应部内的干簧管远离磁铁而断开; 当门扇被关闭时，干簧管接近磁铁而吸合。其输出为无源开关量信号，用于 PLC 控制系统信号稳定可靠。用于检测行人与过车信号的传感器选用脉冲光源式光敏传感器继电器输出型。
图1 风门自动控制系统安装示意图
液压风门自动控制装置PLC主控箱
该风门自动控制系统的两道风门由同一台可编程控制器( PLC) 控制，互为闭锁，不会造成风流短路; PLC 主控箱由西门子 S7-200PLC、24 VDC本质安全型电源( 2 个) 和 24 V 继电器( 6 个) 组成。
PLC 端子定义说明: A 门开到位 I04、A 门关到位 I05、A 门外传感器 I10、I00、A 门内传感器 I01、B 门开到位 I06、B 门关到位 I07、B 门外传感器 I11、 I02、B 门内传感器 I03 这些信号由 PLC 的输入端检测。PLC 输入、输出端子定义表见表 1。
继电器信号来自 PLC 输出端，其 Q00、Q01 控制 A 门的开启和关闭，Q02、Q03 控制的 B 门开启和关闭，继电器 Q04、Q05 控制泵站电动机的启动和停止。
液压风门自动控制装置实现的原理:
风门两端的巷道壁上分别安装光敏传感器，在风门的两端形成检测线，当行人或车辆由巷道的任一方向进入时，传感器自动检测并为控制设备提供信号，其前后两道风门应相互闭锁，不能同时打开，以避免串风。每道风门外侧各安装两个光敏传感器，最外侧传感器安装在距风门外 10 m 处，感应到人或者车辆通过时启动液压电动机，另外一个光敏传感器安装在距风门外 5 m 处，是感应人或者车辆通过时启动风门液压推杆，风门打开，两道风门中间靠近风门 3 m 处各安装一个传感器，感应从不同方向通过后才能关门或者开启。
根据煤矿井下风门工作环境的特定要求，以 A 门到 B 门为例，其中 B 门是否关闭到位，作为下一道风门开启的必要条件，由图 2 所示，即便 A 门光敏传感器有信号输入，但 B 门还未完全关闭到位时，A 门是无法开启，因为 A 门和 B 门是电气与机械相互闭锁的，只有 B 门完全关到位的状态下，闭锁关系才能够解除
在有人或车辆经过 I10 时，系统发出开泵信号，经过 I00 时，电磁阀动作，液压推杆推动 A 风门开，当风门开到位后，开到位装置 I04 感应信号起 10 s 且必须经过 I01 后 A 门自动关闭，这期间如 I01 还有信号经过时，风门会一直处于开门状态，10 s 自动清零从新计时，直到没有信号时液压推杆动作将 A 风门关闭，关到位装置 I05 感应后确认风门已关到位，从 I01 至 I03 之间有10 s 延时，继续行至 I03 时，
B 门液压推杆推动开门，从 I03 到 I02 的执行过程与 I00 至 I01 一样，经过 I02 后风门关闭到位，系统完成整个过程。
如果需要在风门中间工作时，即经过 I01 后10 s 内 I03 都没有感应到信号时，A 门会自动关门但 B 门不会开启，工作完毕后经过 I01 时，A 门会自动开启，经过 I03 时，B 门会自动开启，以避免人员被关在两道风门中间的可能。
液压风门自动控制装置主要特点
1)该系统在全自动控制状态下，车辆及人员通过时风门自动打开，车辆或人员经过后自动关闭，无需人力开启，方便实用; 在人工状态下，可通过手动开关实现。
2）两道风门之间相互闭锁，完全避免两道门同时打开的情况，以避免串风。每道风门均采用了反风设计，保证了在停电情况下可依靠人力开、闭风门。
3) 具备应急解除闭锁功能，在停电或者特殊情况下，可解除两道风门的闭锁，使两套风门全部锁定在打开状态。
5 结语
井下风门自动控制系统已在千秋煤矿井下巷道中得到了成功的应用，此系统的投入运行将有效地增强通风的稳定性和高可靠性，解决了开启费力、风门伤人等问题，大大降低行人、行车、运输时职工的劳动强度，对安全生产起到了保障作用，有效地提高了矿井运输效率和生产自动化程度。同时，该套系统成本较低，约 4 万元，并经久耐用、安全可靠。
