矿井主扇风机监控装置中PLC选型研究.pdf

Ij 2j2 lI lll Ill iI 。 。 。 。 ． 。 ．。 矿井主扇风机监控装置中 P L C选型研究 赵瑞平 郭永庆 刘艳艳 1 ． 山西晋煤集 团王 台铺矿 ；2． 山西晋煤 集团凤 凰 山矿 山西晋城0 4 8 0 0 0 工业 技术 摘 要 在矿井生产中主扇风机监控装置是十分重要的一个部分， 其设计工作的严谨性对于安全生产的开展具有关键性的影响意义， 因此， 要 结合 对各个方 面的项 目进行 监测 ， 确保 主 扇风机监控 装置设 计的合 理 ； 需要 选择合 适的传 感器对 以上各 嘎 目进行 监测和保 护 。 由于该 矿需要监测的模拟量 多达3 3 个， 但多数都属于 同一类型的监测量。 需要对P L C 的选型进行研 究， 以优化设计。 关键 词 矿井主扇风机 监控装置P L C 选型 研 究 中图分类号 T P 2 7 4 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 - 3 7 9 l 2 0 1 4 0 1 a --0 0 4 2 -- 0 1 1 P L C的C P U 模块选择 1 ． 1 P L C的选型原则 随着科学技术水平的提升， P L C 较之前有 了极大的进步 ， 并且新技术的研发与应用愈发 快速 ， 每三年就会有全新性能的产品投入使 用。 并且呈现 出性能 强劲 ， 性价比高 ， 结构完 善的发展趋势。 现在在全球范 围内制造生产 P LC 的 商家 已经超 过二百 家 ， 所生产 的产 品类 型 已经超 过 了 四 百个 。 根 据每 个 地 区 影响 力 水平 的不 同， 我们 大致上 可以将这 些生产 商家 分 成 三个部 分 ， 在 欧洲 地 区 ， 领 导者 品牌 为西 门子 ， 美国地区领导品牌为A B； 日本地位领 导品牌为欧姆龙与三菱。 因为当前的市场被 各式各样的P L C 所充斥， 这些产品在性能方 面 ， 编程方式以及价格等方面都存在一定的差 异性 ， 各 自所适合的环境也不同。 所以， 结合 实际的生产所需 ， 选择最为合适的P L c ， 在增 j S P L C 控制系统技术经济指标中是十分关键 的影 响 因素【 。 在P L C 选择的时候， 所遵循的标准是要在 确保 功 能的 基 础 上 ， 追 求 系统 的安 全 可 靠性 能， 同时利于 日后维护工作的开展。 具体应考 虑 1 性能与任务相适应。 针对那些主要应 用于开关量的控制 ， 且具备一定模拟量控制类 别的 系统 ， 比如在 生产过 程中 十分 常见的对 温 度高低、 压力大小以及液位的控制系统 ， 在 P L C 选择时候最好是要具备A ／ D 转换的模拟 量输人模块和带有D／ A 转换的模拟量输出模 块 ， 配接 相应 的 传 感 器、 变送 器和 驱 动 装置 ， 并且 选择 运算 功能 较强 的小 型P LC。 2 P L C的处理速 度应满足 实时控制的 要求 。 P L C 在工作的过程中， 从输入信号到输出控制 存在滞后的问题 ， 这种现象通常是不能出现在 工业生产中的。 3 P L C 机型尽量统一 。 针对 于相同的P L C 而言， 它的模块能够被互相所代 用， 这不仅使减少备件量， 而且给编程和维修 带来极大的方便 ， 也给扩展系统升级 留有余 地； 其功能及编程方法统一 ， 有利于技术力量 的培训， 技术水平的提高和功能的开发。 1 ． 2 确定输入 ／输出设备 根据系统 的控制要 求 ， 确定 系统所需 的全 部输入设备和输出设备， 从而确定与P L C 有关 的输入／ 输出设备 ， 以确定P L C 的[ ／ o 点数。 本设计共对一对主辅风机 含4 台电机 进行检 测和控制， 其输入和输出设备如下 输入设备 2 6 个数字量输入 ， 1 3 个模拟量 输入 ， 共3 9 个输入设备。 输出设备 2 1 个控制继电器 ， 共2 1 个输 出 设 备 。 1 ． 3 P L C容量的选择 1 内存 利 用率 。 用 户程 序通 过编 程 器键 入主机内， 最后是以机器语言的形式存放在内 存中。 我们把一个程序段中的接点数与存放 该程序段所代表的机器语言所需的内存字数 的比值称为内存利用率 。 高的 内存利用率给 用 户 带 来 好 处 。 2 开关量输入／ 输出点数。 P L C 开关量输 入／ 输出总点数是计算所需内存容量的重要依 据 。 开关 量输 入／ 输 出点 数 占用 内存 容量 的关 系 所需内存字数 开关量输入点数 1 0 开 关量输出点数 8 。 3 模拟量输入／ 输出点数 。 只有模拟量 输入时 所需内存字数 模拟量点数 1 0 0 当模拟量输入和输出同时存在时 所需内 表 1 典型的数字量输入 ／输出扩展模块 数字量扩展 型号 输入 、输出种类 E M2 2 l 1 6入 2 4 V DC，开关量 8入 2 4 V DC，开关量 E M2 2 2 8出 2 4 V DC，开关 量 8出 继 电器 E M2 2 3 4入／ 4出 2 4 V DC，开 关量 4入 2 4 V DC ／ 4出 2 4 V DC，开关量 8入／8出 2 4 V DC，开 关量 8 入2 4 V DC ／ 8出 2 4 V DC，继 电器 表2 模拟量输入 ／输出扩展模块 模拟量扩展型号 输 入、输 出种类 E M2 3 1 4人 1 2位精度 ，模拟量 2入 x热电阻 ，模 拟量 4入 热电阻 ，模拟量 E M2 3 2 2出 X 1 2位精度 ，模拟量 E M2 3 5 4入／1 出 1 2位精度 ，模拟量 4 2 科技资讯 S C IE N C E ＆ T E C H N O L O G Y IN F O R MA T I O N 存字数 模拟量点数 2 0 0 。 4 程序编写质量 。 用户程序是否优秀会 给程序的具体运行情况造成重要 的制约作 用。 对初学者应为 内存 多留些余量。 一般遵 循下面的计算规律 总存储器字数 开关量输 入 、 输 出点数 1 0 模 拟量 点数 X 1 5 0 然后 按 计算存储器字数的2 5 ％ 考虑余量 。 按照上面的 算法 ， 本设计所需的存储容量最少为6 8 0 0 字 节。 根据本设计实际要求并综合各方面对比， 决定选用西门子公司1 4 输入1 0 输出的 7 - 2 0 0 系列2 2 4 XP的PLC进行 设 计 。 2 扩展模块的选择 即使C P U上有相应的输入／ 输出接点 ， 不 过假如说用户要求更多的I ／ 0点数， 那么还是 要开展I ／ 0的扩展工作。 每个C P U， 所具备的 性能特点也有所差异性， 关键是与C P U本身的 功能有直接的关系。 2 ． 1 数字量 l ／ o扩展模块 7 -2 0 0 系 C PU输送 相应 的主机数 字量 I ／ O点 ， 不过 当 主机I ／ O点数 无 法满 足实 际所 需的时候， 就必须使用扩展模块来扩展I ／ O点 数 。 典 型的 数字 量输 入 ／ 输 出扩 展模块 如 表 1 所 示 。 本设计风机输出点数共有2 1 点 ， P L C 的 C P U为1 4 输入 ， 1 0 输出。 因此 ， 需要进行数字 量模块进行扩展 ， 通过对比， 本设计采用两个8 输入 、 8 输 出的E M2 2 3 模块进行扩 展。 2 ． 2 模拟量扩展模块 模拟量I ／ 0 扩展模块具体种类及型号如表 2所 示 。 3 结 论 本设 计需 要对 风机 系统 进行 检测 的 模拟 量 有 电机 振 动 参 数 、 瓦斯 浓 度 及气 体 流 量 。 因此， 共需检测8 个振动信号 、 4 个压力信号以 及1 个瓦斯浓 度信号， 分别由振动变送器、 压 力变送器以及瓦斯传感器将信号输入P L C， 故 选择4 个4 输入的E M2 3 1 模拟量扩展模块 。 参考文献 [ 1 】廖礼． 渝阳煤矿矿井通风在线监控系统的 应用[ J 】 ． 矿业安全与环保 ， 2 0 1 2 8 1 8 0 ～ 8 2．