可编程控制器在矿井卷扬中的应用.pdf

， 一 一 第 l 9卷第 1 期 1 9 9 7 卑 2 月 E L B c T R ‰0 M A T 1 0 N V O L ． 1 ’ ，N 0 l F E B ． 1 9 ， 7 可编程控制器在矿井卷扬中的应用 马 竟 冯 建 民 马 驰 庞 科 旺 厂 p 天 水电气传动研 究所， 7 4 1 0 1 8 ， △ 。‘ 摘要本 文舟 绍 了 s 5 一I I 5 U 可编 程控 制器 在矿井 卷扬机 中的应 用， 并着重舟 绍 了I P 2 4 6模板 ， 模 坝 1 P 控 2 46 蛳 CP 5 程 2 8 板． 巷 场 札 糊狮I ／ 关 键 词 程 控 系 统 模 板 模 板 ． I ] ， ／ p 1j 出 1 J Appl i c a t i on o f PLC i n M i ne Hoi s t ’ M a J i n g Fe n J i a n mi n M a C P ． I n 譬 Ke wa n g 了 1 i o n u i El e c t r i c Dr i v e Re s e a r c h I n s t i t u t e Ab s t r a c t Th i s p a p e r p r e s e n t st h e a p p H c a t i o n o ft y p e S 5一 I 1 5 U P LC i nmi n e h o i s t ． Th e p a p e r e m p h a t i c a l l y i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f t y p e I P2 4 6 a n d t y p e C P5 2 8 mo d u l e b o a r d s a s we l l a s t h e flo w d i a g r a ms f or p r o g r a mme s c o n t r o l Ke y w o r d s p r o g r a mme e o n t r o l s y s t e m I P 2 4 6 mo d u l e b o a r d CP 5 2 8 m0 d u l e b o a r d 由我所 白行设计生产 的 1 8 0 0 k W 矿井卷 扬机电控设备已于 1 9 9 5年在淮北矿务局朱 仙庄矿主井安装调试完毕 ， 交付使用 ， 主井矿 井卷扬机是煤 矿的运输枢纽 ， 主井 的提升罐 笼 以 8 m／ s的高速昼夜往返 于井下与井 口之 间． 由于矿井卷扬机 的信号保护 回路及 操作 回路之间的联锁关系相 当复杂 ， 给现场 的维 护工作增加了很多困难 ， 如果主井矿 井卷扬 机不能安全， 可靠的运行不仅将严重影响煤 矿的稳产 ， 高产 ， 还会危及到现场的设备和 人 员的安全， 为了满足卷扬机对安全性 ， 可靠性 要求较高 的特点， 采用一 台西门子公 司生产 的 s 5 1 1 5 U 型可编程控制器 P L C 对调节 马竞工程 师，1 9 9 1 年毕业于 东 南大学 自动控制 泰，一 直从 事直流 传 动与 自动 化 方 面 的研 究设 计工 作，现 为乏水 电气传 动研 完所企业 蕾理办， ＼ 宣副主任。 冯t民1 9 9 1 丰 毕 业于 西安 理工 大 学 自动 化工 程 系自动控 ． ． f 专 业．主要从事 直流 传动及 自动化 领域 的研 究设 计I作． 系统及操作系统进行控制。 I 程控系统配置 主井矿井卷扬机在安全 ， 可靠运行 的同 时 ， 还要求控制系统能 比较直观和 准确地将 罐笼的位 置， 速度 以及系统的各种状态信息 提供给操作者 ， 另外在 系统出现故障时． 能及 时地将故障信 ff , i 录 下来 ， 供设备维护人员 在排除故障时参考 。 基于以上的工艺要求 ， 在程控系统 中用 c P u9 4 4作为 系统 的中央处理 器． 并且 使用 了智能模板 I P 2 4 6 和监控模板 C P 5 2 8 ， 系 统采用 3 2点输入模板采集故障 ， 调节及控制 系统信息． 采用 3 2 点输出模板提供的控制信 号对 调节及控制 系统进行控制 ， 用 I P 2 4 6模 板采集来 自光电脉冲发生 器的脉冲信号 ， 为 c P u9 4 4提供罐 笼的位置和速度信息， 用 C P 5 2 8模 板 上 的 接 口连 接 的 彩 色 显 示 器 C RT ， 打印机 DR 2 1 0 以及控制键盘对系 统的故障信息和 生产信息进行显示和打 印， 程控系统结构框图如图 I所示 维普资讯 电气传动 自 动化 筻 l 9 卷第l 期 2 系统分析 系统采用 3 2 2 4 V D C 输入／ 输 出模 板， 采用 P L C 接 口柜将各种 电压等级 的 系统保护信号和控制信号 转换 成 2 4 VDC的输 入／ 输 出信号， 从而避免强电和弱 电信号之间的噪声干扰， 提 高了系统的可靠性 ， C P 5 2 8 通讯处理器 用于 在连 接在 Rs ， Gs， Bs端 的彩色 监视器上显示 由字符图形 ， 点 阵图形组成的 工艺过程流程图或显示画面 ； 用连接在串行 T T Y接 口上的体积小， 防护等级高 的过程键盘介入过程控制和显示 控制 ； 用连接在 TT Y／ R s一2 3 2 V． 2 4 接 口上 的 D R 2 1 0 打印机打印信息报表。 C P 5 2 8通讯处理器包括 一 个 8 0 C1 8 6 C P U 1 6 MHz ； 早 班 故障及系统信息 粒制信号 图1 程控 系统框图 TMS 3 4 0 1 0图形处理器 5 0 MHz ； 日 期和时钟发生器； 用户程序存储器 RAM 卡 ， 5 1 2 K字 节， 有电池后备 。 C P 5 2 8通 讯 处 理 器 采 用 C OM O8 L M GRAP H 配置 软件编 程， 将所需 的作业清单 写入 C P 5 2 8通讯处理 器上 的用户程 序存储 器 RAM 卡 中， 由于 C P 5 2 8通讯处理器 只 供西文的字符厍 ， 为了使 图形显示更直观 ， 将 图形显示所用的汉字以 1 6点阵的形式写入 用户字符庠， 供图形显示调用 ， 下面列举一例 如图 2所示 。 S 1 M LC S 5一ll 5 u COROS 生产报表 日期| 9 5 ／ 0 7 ／ 1 8 时间{ 0 5 ； 1 0 t 3 0 0 6 。 O 0 1 4 0 0 中 班 挺 升 捉 数 单 敬 产 量 吨 l 总 产 量 吨 l 5 0 1 2 l 1 8 0 0 夜 班 2 1 | 0 0 0 6 O O 提 升 次 数 单 扶 产 量 吨 I 总 产 量 吨 1 0 7 1 2 l 1 2 8 4 I P 2 4 6模板是采用一个位置译码器来处 理来 自与 电动机 同轴安装的光电脉冲发生器 产生的脉冲信号 ， 用一台编程器和 C OM2 4 6 软件可以将模板所需的机器数据输入 I P 2 4 6 模板， 机器数据包括 各向速度、 双向加速度、 参考点坐标， 软 件位置开关、 漂移刀具补偿 、 精度等 。 I P 2 4 6模板中的 8 0 1 8 6徽处理器将从位 1 4， O 0 2 4 r o o 提升收散 单次产量 吨i 总产 量 吨 1 1 8 l 2 I 1 4 1 6 日报表 O 6 l o o -0 6 | 0 0 提 升 状 敷 单 趺 产 量 吨 l 总 产 量 吨 3 7 5 1 2 l 4 3 0 0 图 2 生产报表显示 置译码器 中得到的信息按机器数据中定义的 关 系进行处理 ， 计算 出罐笼的实际位置值和 速 度值 ， 并且可以将实际位置值和机器数据 的位置设定值进行 比较 ． 计算后通 过位置控 制器输出一个 0 ～士1 0 V 的模拟量信号， 该 模拟量信号可以用作速度调节器的给定输 入 ， 利 用功 能块 F B I 6 4 ／ F B I 6 5完 成 C P U I P2 4 6 模板 的通讯 ， 可以将罐笼实际的位置 维普资讯 l ， ， 7 年 2月 马竟冯建民马驰庞 I | 旺 可■程控制器在矿井卷扬中的应用 值和速度值送入 C P U的数据块中供控制和 显示用， 也可以利用C P U发出的控制信号 控制 I P 2 4 6 模板输出的模拟量值 3 程序介绍 s 5 1 1 5 U提供了三种编程语言 语句 表 S TL 、 梯形 图 L A D 、 控制 系统 流程 图 C S F 。 其中梯形 图最直观 ， 可读性强便于现 场维护， 语句表十分接近于实际的机器码， 可 以充分利用中央处理器的能力 ， 提 高程序的 运行效率， 基于以上原因 ， 在实际应用中采用 语句表 ， 梯形图混合编程 ， 其中信号保护及操 作回路采用梯形图编程 ， 信息显示及故 障记 录 采用语句表编程 ， 程序结构及程序启动步 骤如图 3 ， 4所示 ， 程序 OB 2 1 ／ OB 2 2 可以对 I P 2 4 6 模板和 C P 5 2 8模板的通讯接 口区域 双 口RAM 进行 初始 化 ， 设定模板 的接 口 号及桢尺寸， 使 I P 2 4 6 模板和 C P 5 2 8 模板能 够通过其通讯接 口区域与 C P U进行通讯。 系 I扔 嫱 他 程 序 0 啦 l ／ 。 B 2 2 l 统 程 序 l 控 制 主 程 序 ∞ f {控 制 程 序 P F B ， D 图3 程序结 构图 控制程序包括信号保护及系统操作 ， 信 息显示及故 障记录等 ， 控制程序流程图如图 5所示 ， 在系统控 制主程 序中按照提 升工艺 的要求调用各控制程序， 对各控制程 序分别 说明如下 1 故障检测及合闸联锁程序 对输入的各种信号进行分析和判断， 如 果没有故 障， 允 许系统合 闸， 磁场接 触器合 闸， 快速开关合 闸， 高压油开关合闸， 主接 触 器合闸分别延时 l 一2秒进行 。 2 紧急停车或事故停车恢复程序 系统出现紧急停车或事故停车后， 如果 故障没有排除 ， 则系统不能再起动 。 方式选择器 s 1 RU N 电 源已 恢 复① 读 人 第 9道 读 人 第 9道 清除过程映像 ．非保持 清除过程映像 ，非保持 计时器．计数器和标 志 计时器 ．计数器和标志 谓用 啦l 调用 啦 l 允许输出 l f 读人输入映像器 l l 谓 月 l ∞ l t 输 出 输 出 映 像 器 j ①这是当电源无效时，如果咖在“ 运行” R ㈣方 式下的步骤 图4 程序 启动步骤 3 调零程序 系统紧急停车或事故停车时会引起钢丝 绳滑动， 深度发送装置逻辑混乱为了防止重 新启动后高速开车引起过卷等重大事故， 所 以在系统紧急停车或事故停车重新启动后 只 允许系统低速运行。 对 系统运行时， 钢丝绳蠕动， 打滑产生的 位置偏差进行调整 ， 使系统可靠运行。 4 紧急停车或事故停车检测程序 对系统运行时， 出现的各种故障信息进 行分析， 判断， 然后根据实际情况给出系统的 制动方式。 5 开车方向及减速控制程序 对罐笼运行的方 向以及速度按提 升工艺 要求进行控制。 6 位置值及速度值读取程序 用 功能 块 F B I 6 4 ／ F B 1 6 5完 成 C P U 与 维普资讯 电气传动 自 动化 第 1 9 卷第 1 期 ] 理， 供显 示 使用。 紧急停车或事故停 车怔 复 调零程序 紧急停车或事故停车检测 开车方向及减速控制 位置值及建度值读取 生产楹表记录 故障显示 故障信息记录 C P UC P 5 2 8 模板通讯 ● -～’ 图5 控制程序流程 图 1 P 2 4 6的通讯 ， 将罐笼 的实际位置 值和速度 值送入 C P U 的数据块 中供控制和显示用。 7 生产报表记录程序 接现场实际 的生产班次 ， 将每班及全天 的提 升次数 ， 产量实时地记录下来 ， 供显示和 打印使用 。 8 故障显示程序 扫描各种故障信息 ， 并对其进行分类 ， 整 9 故 障信息记录程序 由于系统的控制信号和保护信号 间的联 锁关系 比较复杂， 所 以一个故障或一个信号 点的误动作 ， 都可能引发许多故障， 增加了现 场维护的困难 ， 所 以将引起 系统停 机的最初 的故 障信息记录下来 ， 有利于排除故障隐患 ， 提高现场维护工作的效率。 1 o cP UC P 5 2 8模板通讯程序 完 成 C P UC P 5 2 8模板 间 的通 讯 ， 将 C P 5 2 8模板显示所需的所有数据按要求送入 C P 5 2 8模 板， 将 C P 5 2 8模 板 的 信 息 传 回 CPU 4 结束语 本套程控系统在现场投运后 ， 运行 良好 ， 发挥 了可编程控制器配置灵活方便 ， 可靠性 高 ， 抗干扰能力强的特点 ， 在提高卷扬机 自动 化水平方 面作了有益 的尝试 ， 随着提 升工艺 的成熟和完善 ， 自动化水平的不断提高 ． 卷扬 机的 自动化控制将向着更高 水平 和层次发 展 。 参考 文献 1 西门子公司． 自动化技术与 S I MAT I C s 5 1 1 5 V 2 西门子公司． C o mmu n i c a t i o n s P r o c e s s o r C P 5 2 8 3 西门子公司． S I MATI C S 5 I P 2 4 6 收 稿 日期 9 5 一 l l 一0 4 国家谐波传动技术研究中心组建 谐波传动技术是随着航天技术的发展而发明的一项具有重大突破的新型传动 技术 ， 具有传动比大、 精度高、 传动平稳、 节能节材等优点 ， 可广泛应用于机械、 电子 、 轻工、 化工等行业。北京中技克美谐波传动有限责任公司取得了多项谐波传动的科 技成果 ， 据悉 国家科委 已批准由该公司组建国家谐波 传动技术研究推广 中心， 以加 快谐波传动产品制造技术的改造 ， 促进在机械传动行业中大量推广应用。 系 班 主 控 制 程 序 Ⅻ 维普资讯