PLC在矿井操车电控技改中的应用.pdf

P L C在矿井操车 电控技改中的应用 ’ [ 摘要] 车文介绍了P L C 在矿井操车电控技术改造响了矿井操车的正常工作 ， 而可编程序控制 中的应 用 ， 阐述 了 其 工 艺 流 程 、 眦控 制 系 统 的硬 件设 计 重 点介 绍 了软件 设 计 中移 位寄 存 器的 使用 技巧 。 关键 词 矿井操车P I E移位寄存器 某矿 矿井操 车 的电气 控 制 最初 采 甩 的 是继 电接 触器 控 制， 由于其 庞大 的 体积 、 高 故障率 以及逻辑 关 系的不 可变 ， 已不能满足 生产 实际的需要 ， 后来 由电子元件组成 的逻 辑控 制器 来取代 ， 但 由于 操车的控 制要求必 须随着扩 井采矿工艺 的变化而变化 ， 而 电子 器件组成 的硬逻 辑特 性 已不 能 满足 经 常变 化 的控制要 求 ， 再则 ， 矿井 的环境相 当恶 劣 ， 干扰 大 ， 电子器 件控制器常 常由于抗干扰能 力差 ， 使逻 辑出错 ， 甚至 发生混乱 ， 已严重影 器 P L C 以其 可编 程 的 软逻 辑 性 ， 良好 的抗 干扰能力 和体 积小 等 特点 很好 地 解 决 了 以 往 控制 中出现 的 问题 ， 率 文就 是介绍 了 P L C 在某矿矿井 操车 电气控 制 中的应用 。 1 系统硬 件组成 1 ， I 矿井井 口操车 电控工 艺流程 该矿井 的操车 电气 控制 分 为 井 口和 井 底两部分 ， 而在井 口和井底的操 车控 制 又有 左 、 右两道之 分 ， 在此 重点 介 绍 井 口的 其 中 一 道操车 的 电气控 制 。工 艺 流 程框 图 如 图 l 。图中操车 流程在矿井采 矿生 产 中不 断 循 环 重 复 臣H蔓 耍丑 三 卜 巨 一 厂 { 匦 t 匮[ L _ 二二 『一 』 恒 迥 E三 二 ] 幽 I 2 蜩 一 蠛 歹 维普资讯 自动化技 术与 应用 V o 1 ． 1 9， N o 6 2 0 D 年第 6期1 9 1 ． 2硬件 设计 在 操车 的 电气控 制 中所遇 到的输人 、 输 出信 号有行 程开关 、 限位 开关 、 温度开关 、 电 机控 制 、 电磁 阀的 控 制 、 状 态 指 示 等 ， 共 计 8 O个 输 人 ， 5 8个 输 出。 因 此 ， 先 用 了 O N． R O N公 司的 C QM I 型 眦作为控 制 机 ， 它是 一 种积 术 式 机 构 ， 系统 构 成 和扩 展 十 分 方 便 ． 更有 外设 端 口和 P S一2 3 2接 口， 可 与 上 位机进 行通 讯 。硬件结 构如 图 2所示 2程序 设 计 2 1 程 序 流程 图 系统 工作 方式 分 为 自动 、 手 动 和点 动 ， 系统 的工 作种类有装 车 、 提 人和 下长三种类 型。其 流程 图如图 3所示 。根据 用户要 求 ． 自动运行 过 程 中要 随时 可 转 换 成 手 动运 行 ， 程序 设计技 巧见下 节 。 图 3 2 ． 2 技 术要点 1 移位 寄存器 的使用 技 巧 在 程序 的设计 中 ， 有 些 场台 用移 位寄存 器 可 以使编 程方便 ， 思 路 清晰 。图 4是 手动 控 制程 序 中 一 段 用 到 移 位 寄 存 器 的程 序。 在 设计 中将 移 位 寄存 器 中 的 每一 位作 为一 个流程 环节 的启 动条 件 。 由于 工 艺流 程要 求 ， 每一个 环节 必须按 照工 艺流 程顺序一 步 步进 行 ， 因此在 程序运 行过程 中必须保证 移 位 寄存器 中始 终 只 有一 位是 状 态“ 1 ” ， 其余 为 ⋯ 0’ 状态 。这 在 本 程序 中是 这 样实 现 的 ， 用 0 3 1通道作 为移位 寄存器 ， 用 到 了其 中 的 0 3 1 0 0～0 3 1 0 6共 7位 ， 由图 4可 看 出 ， 在 移位 寄存 器 的数据 端 0 3 1 0 00 3 1 0 6各 位 均 是常 闭触 点 ， 这样 只有在第 一次移位 时移人 0 3 1 0 0的状态 为 “ l ” ， 而 在其 余 次移 位时 ， 由 于 0 3 1 0 00 3 1 o 6中 总 有 一 位 的 状 态 为 ⋯ 0’ ． 所 以在整个 移位 过 程 中始终 保 证 了移 位 寄 存器 中只有 一 位 为 “ 1 ” ， 也 就保 证 了任 何 时 刻只有一个 流程环 节 可以进行 。 移位寄存 器 使用 最关 键 的 一处 是 它 的 脉冲信 号 ， 它 每接 受 到 ～ 个正 跳变 ， 产生 一 次移位 ， 因此 ， 它 的 脉 冲端 必 须接 受 到 的应 是脉 冲信号 ， 不能 是一 个不变 的高电平 另 外 ， 在实际使 用 中值 得 注意 的 是 ， 如果 由按 钮或行程 开关 等 靠 触 动 闭合 的 开关 来 产 生 脉冲信 号 要 防 止 其 抖 动 ． 因 为 一 旦发 生抖 动 ． 有可能产 生 不止 一 个脉 冲， 而产 生 不 应 有 的位移 这在 本 程 序设 计 中是 如 下解 决 的。由图 4可 以看 出 ， 脉 冲端 共有 7条 支 路 ， 每条 支路要 产生 一个移位脉 冲， 靠按钮 、 行 程开关 或 限位开关 闭合产生 移位 脉冲 ， 但 是 每条 移位 支路 必 须 在 产生状 态 “ l 后 ， 能 再转 为⋯ 0’ 状态 ， 以保 证下 条移 位 脉 冲支 路 “ l ” 状态 的有 效 。 以第二 条 移 位支路 为 例 ， 撇开其 它 连 锁 条 件 ， 当上 层 安 全 门开 到 位 删闭合 和 摇 台落 到位 0 0 0 0 5闭合后 ， 会 产生 一个 “ l ” 状 态 ， 进 行 一次 移位 ， 启 动一 个 流程环 节进 行 。 由 于安全 门打开 和遥 台落 下要一直保持 几个 环节 的过程 ， 这条 移位 支 路的状态 “ l ” 一 直 不变 ， 就 无 法使 下一 条 支 路的脉 冲产生 ， 依次 的下一个环节就无 法进 行 ， 为 此 ， 我 们 用 0 3 5 0 1中 间继 电器来 解决 该 问题。一旦 第 二 条 支路 的 移位 正跳 变 产 生 ， 移位 寄存器 的第 二位 0 3 1 0 1 为 “ 1 ， 利 用 0 3 1 0 1 去接 通辅 助 中间继 电器 0 3 5 0 1 、 * 维普资讯 3 0 P L C在矿 井操 车电控技改 中的应 用 0 3 5 0 1常闭接点 串联 的第二条 移位 脉 冲支 路 中 ， 断开该支 路 ， 产 生 “ 0 ” 状 态 ， 保 证下 面 的称 位脉 中有 效 。另外 。 该 常 闭触点 还有教 地解决 了 0 0 0 0安全门开 到位 和 O X 0 5遥 台落 到位 这 两个 行程 开 关 的抖 动 问题 。 因 为 l0 3 5 o l* 常闭接点打开， 断开 了该支路， 即 使行程 开关 由于 抖动也 不 会产 生有 效 的 移位 脉 冲而发生 误位移 ， 只会 仅 仅是一 个脉 冲有教 。因此 ， 在七条移位 脉 冲支路 中分 别 串人 了 0 3 5 0 00 3 5 0 6七 个 中 间继 电 器的 常 闭触点 ， 很好 地解 决 了 以上 所述 的问 题 ， 使 程序执行 结果正确 可靠 。 另 一方 面 ， 要 保 证 工 艺 流 程 的 顺 序 进 行 ， 就要保证 移位寄存 器移位 脉 冲的顺 序 产 生 。 以防后面环 节 的行程 开关或 限位 开关 误 合 ， - t I- o 2 o o o只有在 手 动控制 时才会 闭 合 ， 作为手动控 制时移 位脉 冲支路的一个 启 动条件。将- t 卜 o 2 0 0 0与- t [- 0 2 0 0 2并联 ， 放 在手动 的移位 寄存 器移位 脉 冲支路 中 ， 就 使行 自动装 车程序 执行时 ， 手动程序中 的移 位寄存 器也 同 时进 行 移位 。 由于 自动 控制 开关和手动 控 制 开关 同 为 一个 转换 开关 控 制 ， 不 可能 同 时接 通 ， 同时 在 最终 的输 出继 电器支路 中 还有 其它 联锁 ， 因 此 ， 手 动程 序 移位 寄存器 在 此时 只是 与 自动 控制 程 序 的 移位 寄存 器 同步 移 位 ， 起一 个 记 录的作 用 ． 并不会手 动 控制 与 自动 控制 同 时进 行 。一 旦转换 开关 由 自动转 为手动 ， 自动程 序立 即 停止 ， 而手动程 序能很 好 地按 自动控制 的顺 序控制 下去 ， 可靠地 实现 转换 动 作而引 起 误位 移 。同样 以第 二 条 移位 脉 冲支路为例 ， 常开接点- I I- o 3 5 o o就起 这样 的作用 ， 它 只有在 第 一条 移位 脉 冲产 生后 ， 移 位寄存 器的 0 3 1 0 0位 为⋯ 1 ’ ， 接 通 了 0 3 5 0 0 中间继 电器 ， 串联 在第二条 移位脉 冲支路 的 o 3 5 o o - t 卜 常开接点闭合， 只有该接点闭台 ， 第二 个移位 脉 冲才能产生 ， 这样 就有效地 保 证了移位 脉 冲产 生 的顺 序 ， 因 此 ， 在每 条 移 位支路 中都 串接 了一 个受 前 一 移位 控 制 的 常 开接点 ， 从而 保证了工 艺顺 序的正确 性。 2 自动转换 为手动控制 根据用户 要求 ， 自动装 车控制 过程 中的 任何时 刻要 能 够转换 为 手 动控 制 。 自动装 车控 制流程 和手 动装车控制 流程完 全相同 ， 两个 程序 的设计 思路也相 同 ， 都用 移位 寄存 一 器来 进行 顺 序 控制 。要在 自动 控 制 过 程 中 的某 一环节转换 为手动控制 ， 而手 动控 制又 必须延 着 自动控 制程 序 的顺 序环 节 控 制 下 去 ， 显然 ， 这就 要 能够记 录下 自动控 制过 程 进行 到哪 一步 。用 了移位寄存 器 ， 这个 问题 就较 容 易解决 。同样 以图 4为例 ， 该 围是 手 动装 车控 制的 部分 程 序 ， 可 以 看 出 ， 每一 个 移位脉冲支路都有- t F o z o o o与- t I- o 2 o o , 并联 ， o z o o z - t卜只有在 自动控制时 才会 闭 圈 4 3结 束语 该 系统 于 1 9 9 9年 初 投 入 使 用 ， 运 行 情 况 良好 ， 工 作可靠 ， 自动化程 序大太提高 了 ， 为 后矿 井 电控 设 备 的技 术 改造 打下 了基 础 下转 l 8页 维普资讯 l 8 计 算机及测量 仪器总线综 述 c A N总 线 每 一 帧 数 据 的有 效字 节 数 为 8 ， 保证 传 送 时 间短 ， 提 高 实 时性 和 降 低 干扰概率 。并且 ， 每 帧 数 据 都吉 有 C R C较 验 ， 出错率低 ； -C A i N 总线 节 点 在 发 生 严 重 错 误 时 ， 可 自动切断与总线 的联 系 ， 不影 响总线上 的其 他 节 点 。 5 、 I - L A R T H i g h w a y A d d r ,, a b l e R e m o t e T r a n s d u s c e r F L 4 RT称 为可 寻 址 远 程 传 感 器 高 速 公 路 。它主要 具有 以下 特点 - 协议采 用 了 I S O ／ O S I 参 考模型 的 l 、 2 、 7三 层 - H A R T支持 点 对 点 、 主 从应 答方 式 和 多点广播方式通信 ； 能够直接利用 总线供 电 ； 直接通 信距 离 为 3 0 0 0 m 有屏 蔽 双绞 线单 台设 备 、 1 5 0 0 多 台设 备 ； 当只使 用一 个 电源时 ， 能连接 l 5个智 能设备 。 1 4结论 上简要 地 介绍 了 目前 计算 机 及 授 I 控 领域 中应用较 广 的一 些 总 线标 准 。通 过上 面的绍与分 析 ， 我们不 难发现各 总线在设计 中各有特 色 ， 分 别针 对特 定 的应 用场 台 ， 完 成 相 应 的 功 能 。 p c总线 是最早 的 P c机系统 总线 ， 在 一 些功 能 简 单 的接 口 卡 中 还 有 应 用 I S A E I s A总线标 准是为 了适应 更 多数 据位 而对 P c总线的扩展 ， 它们 的兼 容能力 很强 ， 适台 于控 制外 设 和进 行 数 据 通 信 的 功能 模 块 。 V ME b I 1 s 是为计算机 和数字 系统 设计 的总线 标准 ， 它 已成 为许 多 高档 机 、 工 作站 的典 型 总线。p c l 总 线为 外 设 访 问微 处 理 器 提 供 了更快 、 更宽 的通 路 ， 有 效地 克服 了数 据 传 辖 的瓶颈 问题 。 目前 太 多数 据 适 配器 都 选 择 P c r 总线 。U S B和 I E E E1 3 9 4主要用 于高 带宽的高价 外设 ， 如 数 码相 机 、 D V D播 放机 及 大容量 的存储 设 备 等 。S T I 总 线 标 准 特 别适 用于小 型 自动控 制 系统 和各种 工 业 过 程控 制系统。G P I B总线 标 准 是 国际上 最 流 行 的并行 总线 标 准 ， 主要 适 用 于 中 、 小 规模 仪器系统 。C 4 MA C总线 是 国际上 最早 推 出 的比较 有影响的通 用仪器 接 口标准 ， 主要 用 在 原子能 和棱 物 理研 究领域 ， 及 一些规模 较大 的 计 算 机 自动 测 量 与 控 制 系 统 中 v Ⅺ 、 P X I 和 MX I 是 最新 发 展 起 来 的总 线 标 准 ， 适用于测 量 的各 个领 域 ， 目前 主 要用 于 航 空空 航天 、 楼 字 自动化 、 工业 过 程 控 制 和 工 厂 自动化等方 面。 从以上分析 可以看出 ， 各 总线 标准各 有 特 色 ， 在功能 和应 用 方面 互 相补 充 ， 满 足 人 们 不同的要 求 。随着技术 的发 展 ， 相信还 有 更加 先进的总线标准 问世 。 参 考文献 1 ] 闫长春 ． 黑石增． 现代南受计算机总线技术的发展 敬型机与 应 用 ． [ 9 9 9 【 【 2 ] 阵露 晨 等 计算机通 信接 口技 术 成 都 电 于辩 拄 六学 出版 杜 、 1 [ 3 ] 文彦 C A MA C标准接 口系统 长沙 国防科技大学出版杜 4 ] 虐 仪器产品与技术 陕西褥辜电子有限责任公司 2 0 O O 。 [ 5 ] 苏水乐 现场总线技术丑韩在电力幕坑中的应用前晕 工业搜 表 与 自动化 装置 ， 1 9 9 9 6 。 【 6 ] { N J m幔啦L E n c u 加j 旧， 2 0 O O 。 [ 7 ] 枝弄艳 新型通甩串行总线舶莲接国外电于捌量技术 ． 1 9 9 9 6 B [ 8 ] 车光升 吕强 车年禚． 谢永成 c N总线技术的在摄式列 车倾 摆拉 莒 I 中 的应用 捌拉 技术 ． 2 。 。 0 2 上接 3 O页 参考 文 献 [ 1 ] 朱善君 可编程序控制系统原理 、 应用、 维护请华 大学出版 { 土l 9 9 2 【 2 ] O Y ff { O N S Y C c 。 m鉴程手册1 9 9 7 维普资讯