ZMK127 風(fēng)門自動控制裝置

風(fēng)門自動控制裝置的技術(shù)方案

一、方案背景與技術(shù)目標(biāo)

 1.1 應(yīng)用場景

 風(fēng)門自動控制裝置主要解決煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)中人工操作風(fēng)門效率低、漏風(fēng)率高、安全隱患突出等問題，適用于：

 井底車場、采區(qū)巷道等行人/行車頻繁區(qū)域的風(fēng)門自動化改造；

 與皮帶機(jī)、通風(fēng)機(jī)、安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)風(fēng)流智能調(diào)控；

 高瓦斯區(qū)域風(fēng)門的防爆型自動控制，滿足《煤礦安全規(guī)程》第158條“風(fēng)門應(yīng)自動關(guān)閉，嚴(yán)禁同時打開”的要求。

1.2 核心目標(biāo)

設(shè)計具備智能感知、聯(lián)動控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)門啟閉與人員/車輛通行、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的無縫聯(lián)動，將風(fēng)門漏風(fēng)率控制在≤2%，響應(yīng)時間≤5秒，提升通風(fēng)系統(tǒng)可靠性與安全性。

二、技術(shù)參數(shù)與系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo) 

項目 技術(shù)指標(biāo) 

控制方式 電動/氣動雙動力模式（可選），支持本地自動/遠(yuǎn)程手動/應(yīng)急手動三種控制模式 

驅(qū)動功率 電動型：≤2.2kW（AC 380V/127V）；氣動型：氣源壓力0.4~0.8MPa 

響應(yīng)時間 傳感器觸發(fā)至風(fēng)門啟動≤1秒， 啟閉時間≤5秒（根據(jù)風(fēng)門尺寸可調(diào)） 

防爆等級 Ex d IMB（礦用隔爆兼本安型），符合GB3836系列標(biāo)準(zhǔn) 

聯(lián)動接口 RS485/Modbus協(xié)議，可接入礦井環(huán)網(wǎng)與安全監(jiān)控系統(tǒng)（KJ90X等） 

環(huán)境適應(yīng)性 -20℃~+40℃，濕度≤98%，抗粉塵（粉塵濃度≤1000mg/m3） 

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)（三層架構(gòu)設(shè)計）

1. 感知層：紅外對射傳感器（檢測人員/車輛）、風(fēng)速傳感器（GFW15）、瓦斯傳感器（GJG100J）、風(fēng)門位置傳感器（磁性接近開關(guān)）；

2. 控制層：本安型PLC控制器（KXJ127）、防爆控制箱、繼電器模塊、電源模塊；

3. 執(zhí)行層：電動執(zhí)行器（防爆電機(jī)+減速機(jī)）/氣動氣缸、風(fēng)門閉鎖裝置、聲光報警器。

三、風(fēng)門自動控制裝置硬件組成與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 核心部件選型

模塊 部件/型號 技術(shù)特點(diǎn) 

控制器 西門子S7-200 SMART（本安型） 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)≥24路，支持PID控制，存儲容量≥1MB，響應(yīng)時間≤10ms 

驅(qū)動裝置 電動型：YFB2-112M-4防爆電機(jī) 功率4kW，轉(zhuǎn)速1440r/min，配行星減速機(jī)（減速比1:30），輸出扭矩≥150N·m 

 氣動型：SC-125×300氣缸 缸徑125mm，行程300mm，推力≥6160N，帶緩沖調(diào)節(jié)功能 

傳感器組 紅外對射（GUC100） 檢測距離10m，抗粉塵干擾，響應(yīng)時間≤50ms 

通信模塊 礦用本安型無線網(wǎng)關(guān)（KTW128） 支持WiFi/4G（Ex ib），傳輸距離≥500m，接入礦井調(diào)度系統(tǒng) 

備用電源 本安型UPS（12V/20Ah） 斷電后續(xù)航≥4小時，支持風(fēng)門緊急關(guān)閉或保持當(dāng)前狀態(tài) 

3.2 創(chuàng)新技術(shù)設(shè)計

- 雙動力冗余控制：電動/氣動驅(qū)動可一鍵切換，電動系統(tǒng)故障時自動切至氣動模式（切換時間≤10秒）；

- 智能防夾算法：采用紅外+壓力雙重檢測，關(guān)門過程中檢測到障礙物時自動回退（回退距離50mm），防止夾傷；

- 風(fēng)壓補(bǔ)償技術(shù)：實時監(jiān)測兩側(cè)風(fēng)壓，通過PID算法自動調(diào)整驅(qū)動力，確保500Pa風(fēng)壓下啟閉力≤120N。

四、風(fēng)門自動控制裝置控制邏輯與聯(lián)動功能

4.1 自動控制流程（典型場景）

1. 行人通行場景：

- 紅外傳感器檢測到人員→ PLC觸發(fā)開門信號→ 驅(qū)動裝置開啟風(fēng)門→ 語音提示“風(fēng)門開啟，請快速通過”→ 人員通過后（紅外信號消失）延時15秒關(guān)閉→ 聲光報警解除。

2. 行車通行場景：

- 車輛接近觸發(fā)雷達(dá)傳感器→ 風(fēng)門優(yōu)先開啟（與對向風(fēng)門互鎖）→ 車輛通過后（地感線圈檢測）延時30秒關(guān)閉→ 聯(lián)動皮帶機(jī)信號（車輛通行時皮帶機(jī)減速）。