矿井提升精确位置显示系统设计.pdf

基础自动化1 9 9 8 年第B 期 郑艳； 矿井提升精确位置显示系统设计 摘要介绍矿井提升精确位置显示系统的设计。 谊丰统采用日表O MR O N心司的c Q M 型P L C 作为控 制器 ， 旋转编码器砟为位置 测量传 惑器 ， 实现 了矿 井提升装置位置的精确 显示 。 关键词 芭 堡 ，￡ 篷生堑璺 奎， 芒墨垦 至 中国图书馆 图书分 类号T D2 1 4 l 引言 矿井提升装置 提升罐笼 是黄金矿山中 重要的生产运输设备， 所有矿石需用罐笼提 升到地面。 提升装置的对罐精度要求较高， 否 则装满矿石的矿车将很难推入或推出罐笼。 目前矿井提升装置在对罐时所采用的方法是 在牵引罐笼的钢丝绳上贴一块铝片通过观察 铝片预定的所在位置， 控制提升装置完成到 某一中段的对罐任务。 这种方法很不方便． 对 于多中段较深 的矿井更为困难 ， 严重地影响 生产效率。 而对于一些中小型矿山， 采用自动 化程度很高的 自 动停车设备又不经济， 正是 在这种实际要求下我们设计了本系统。 系统采用 O MR O N公司的 c Q Ⅱ型 P L C 作为控制器进行数据采集与控制， 采用旋转 编码器作为位置测量装置， 将罐笼的运行位 置动态地显示出来， 且当到达某一中段时， 发 出信号显示， 使得操作人员能方便快速、 准确 地完成对罐． 实现了矿井提升装置精确位置 的显示 ， 精度达2 c m 2 系统 【作原理 2 ． 1 设计要求 某金矿． 井深 3 4 0 m， 井遭中有 8 个中段， 罐笼分上下 2 层， 要求将罐笼的运行位置动 态显示于控制室内操作台上． 且精确对罐时， 指示灯亮． 对罐精度选2 c r r l 。 收稿 日 期 1 9 9 7 0 6 2 8 2 ． 2 设计原理 系统采用可编程控制器作为控制器 ， 读 入各控制命令和罐笼的行程数据 ． 进行处理 ‘埘日 输 出 箍 厂 ] 厂 ]苎 弗。度 ] l_ 『 ] 脯帻 图1 增量型旋转编码器输出信号相位图 后显示输出。本系统设计的关键是如何准确 地测量出罐笼的行程。 由于矿井内条件恶劣． 任何行程开关都不可能在井道内长期可靠工 作。为此采用旋转编码器测量罐笼的行程位 置。 旋转编码器是将角度转换成脉冲的装置， 对脉冲计数即可把角度变换成数字量。本系 统提升装置是可逆运行的， 需判别运行方向。 增量型旋转编码器可判别旋转方向， 其中 、 B两相的输出脉冲互差 9 O 。 ， 如图 1所示 经 脉冲转换电路将其变换成正转或反转 2 种脉 冲信号， 输入给 P L C变速计数单元。因此旋 转编码器可通过其轴向运行产生并发出脉 冲， 其脉冲个数代表提升装置的运行位置。 可 编码控制器采集旋转编码器通过脉冲转换电 路输出的脉冲． 并将其累积． 实时与各中段位 置的设定值比较， 根据 比较结果产生输出显 示。 为了能精确地测定出罐笼的运行位置， 采 ／ 群 一 统 ． 精 系 示 显 置 ㈨ 位 确 精 骶 矿 铺 一 维普资讯 拖动与控制 1 9 9 8 年 第 e 期基 础 自 动 化 取了如下措施 ①为防止因钢丝绳打滑产生 测量误差， 特别设计了一套机械装置， 将旋转 编码器按装于一机械磨擦轮轴上， 它运动发 出的脉冲代表着罐笼的行程。②为消除累计 误差， 在井口处按装一光电开光， 罐笼每完成 一 次循环， 回到井口时， 碰到井口处的光电开 关， 则将 P L C内部高速计数单元现行值清 零 系统原理如图 2 所示。系统罐笼运行最 大速度为 4 m ／ s ． 旋转编码器产生的高速脉冲 普通的 P L C难以接受 之所 选择C Q I M型 P L C作为控制器主要是因其 内部带有一高速 计数器单元， 可接收旋转编码器产生的高速 脉冲输出， 最大计数频率达 2 ． 5 k H z ， 完全满 足本系统要求。 CQMI P LC 圉2 系统 原理圉 理论上， 在每一中段设置一设定值， 即正 对准值． 当高速计数器现行值与某一设定值 相等时则说明准确到达某一中段。 但实际上， 由于罐笼运行速度很快， 很难抓住这一正对 准点 因此， 每一中段设置一正对准值实际上 是行不通的。 矿山中， 罐笼操作工人是凭着经 验和向井道中观察罐笼位置决定减速时刻， 再看牵引罐笼的钢丝绳上的小铝片判断是否 对罐， 这样对罐精度难以保证。鉴于以上事 实． 对于每个中段， 设置 5 个对准值， 即正对 准 上欠对准 ] ． 上炙对准 2 ， 下欠对准 1 ， 下 欠对准 2 ， 如 图 3所示。罐笼 自上而 下运行 时。 开始时可以全速运行， 当上欠对准 2 的灯 亮时． 进行减速操作。当上欠对准 l 的灯亮 时， 则进一步减速， 进入对罐阶段。当正对准 6 灯亮时， 停车。罐笼 自下而上运行时 ， 则用到 下欠对准 2 和下欠对准 1 ． 原理同上 。 这样即 沿袭了多年来工人操作的习惯， 又能十分方 便 、 准确地对罐。 上欠对准2 上炙对准 1 正对 准 下欠对准 1 下欠对准2 正对准值一6 O 正对准值一2 0 正对准值十2 0 正对准值6 0 圉3 5 个对准值的关系 系统设 2 种工作方式， 可由操作键选择 学习方式， 运行方式。 学习方式 在此方式下罐笼 自上而下缓 慢开动， 每到一中段， 按一次对准键， 则将该 中段的准确位置 正对准值 读入 P L C 。 运行方式； 在此方式下罐笼正常运行， 高 速计数器的现行值与各中段设定值比较． 相 等时 ， 发出位置显示 ， 否则再比较 。 系统井深 L 一3 4 0 m， 高速计数器计数范 围 --3 2 7 6 7 3 2 7 6 7 。 每计一数罐笼的行 程为L ／ V 3 4 0 0 0 ／ 3 2 7 6 7 1 ． 0 4 e ra， 故可满 足土2 e m的精度要求。 3 软件实现 系统借助于 L s s 梯形图支持软件开发了 梯形图控制软件 C Q MI 型 P L C具有--R S 2 3 2 口， 可与微机联机通讯 ， 这样可在微机上进行 梯形图程序的开发及在线联机调试。梯形 图 程序如图 4 所示，系统梯形图软件包括学习 程序和运行程序两部分， 其运行简介如F 1 学习程序当系统工作于学习方式 时， 应能读入 1 6 个 2 罐笼 * 8 个中段 正对 准值， 这将使系统软件更具适用性。 在学习过 维普资讯 基础自动化1 9 9 8 年第6 期 郑艳 矿井提升精确位置显示系统设计 匦 卜 2 运行程序 运 行程序的主体由比 较 指令组成， 采用双位比较 高速计数器当前 值 ， 低位送 D M0 0 3 0 ， 高位送 D M 0 0 3 ] 。 然后与 上下层罐笼各中段的设定值比较 ， 相等则接 通相应继电器， 不等则继续比较。 3 掉电保持在罐笼运行过程中， 我们 希望系统掉电后， 高速计数器仍保持掉电前 的状态， 这样下次开机运行时， 可继续运行． 不必调整罐笼位置以得到合适的计数值． 操 作上也符合习惯 ， 为此每执行一次程序时， 都 将高速计数器现行值存入 D M0 0 3 4 ， 下次运 行时就用 D M0 0 3 4 的内容控制高速计数器的 状态 ， 使之保持为掉 电前状态。 高速计数器清零罐笼每执行一次 循环回到井口， 碰到一复位用光电开光 ， 则将 计数器清零。另外在控制台上设置一清零开 关 ． 对高速计数器清零。 d 7 维普资讯