基于PLC的矿井液压阻车系统的设计.pdf

3 2 液压 与气动 2 0 1 3年第 9期 DO I 1 0 ． I 1 8 3 2 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 - 4 8 5 8 ． 2 0 1 3 ． 0 9 ． 0 0 8 基于 P L C的矿井液压 阻车系统的设计 王伟平 ， 冀龙飞 T h e De s i g n o f Ca r Ar r e s t e r S y s t e m f o r Mi n e Ba s e d o n P LC WAN G We i p i n g ，J I L o n g ． f e i 1 ． 中国矿业大学 机电工程学院， 江苏 徐州2 2 1 1 1 6 ； 2 ． 徐州矿务集团， 江苏 徐州2 2 1 1 3 1 摘要 阻车器在操车 系统设计中占着十分重要的地位 。针对 目前矿井阻车器原理和结构的不足， 设计 了一种矿 井液压阻车 系统。该系统以 P L C为控制核心 ， 采 用液压缸推动阻车器， 并利 用编码器进行脉冲计 数 ， 判断出矿车实时位置， 利用接近开关判断出矿车是否到位， 能够实现阻车器的准确、 稳定、 安全阻车。 关键词 液压缸； P L C ； 阻车器； 编码 器 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 0 - 4 8 5 8 2 0 1 3 0 9 - 0 0 3 2 - 0 3 引言 阻车器是用于在矿车轨道上停车 的设备 ， 它主要 安装在矿井井 口。其主要作 用是阻止矿 车的继续 前 进 ， 使其停在罐笼、 翻车机以及道岔的前面。阻车器的 准确稳定阻车在矿井生产 中非常重要 。一旦阻车器发 生故障， 发生跑车事故 ， 不仅会损坏设备 ， 甚至会危及 操作人员人身安全。因此 ， 阻车器既是 矿井生产 中不 可缺少 的专用设备同时也是一种安全设备 。但是现有 的阻车器在其 自动化和安全稳定性问题上还存在许多 不足 ， 为了实现阻车器的稳定安全阻车 ， 提高 自动化程 度 ， 设计了一种基于 P L C的矿井液压阻车系统。 1 阻车器现状及存在的问题 阻车器是 由执行机构 、 驱动机构和控制系统等组 成的。执行机构是指阻车爪 ， 它是 与矿车车轮直接接 触的部分 ， 多数是回转型， 其结构简单。传力机构的形 式 ， 常用的有 斜锲杠杆式、 弹簧式 、 重力式 、 手 动杠杆 式等。驱动机构有气 动、 液压 、 电动 和机 械式 四种形 式。气动式速度快 、 结构简单 、 成本低 ， 但密封难度大 ， 收稿 日期 2 0 1 3 -．0 3 -．0 4 作者简介 王伟平 1 9 9 0 ～ ， 男， 江苏徐州人 ， 硕士研究生， 主 要从事机电方面的研究工作。 态误差 ， 为保证液压舵机的控制精度和可靠性 ， 舵机的 零区需要保持 良好 的特性。通过对舵机不灵敏区、 零 偏和零飘 、 启动力以及静耗 流量等技术 指标 的测试检 查 ， 通过对存储数据的历史记录分析 ， 可以判断舵机零 区的情况 ， 可以分析零区特性的变化现状与趋势 ， 通过 零 区特性变差预估舵机 系统 的使用状态 、 磨损程度与 污染程度。 在零区特性 的检查与调整过程 中， 分析影响舵机 零区特性变化的因素 ， 除结 构和材料的力学性能与电 磁性能影响外 ， 工作条件和环境条件的影响比较大 ， 如 工作压力引起舵机 内部流量压力特性改变 、 工作温度 变化引起密封材料和油液 的理化特性改变 、 油液系统 的污染水平提高引起磨损加剧与粘滞力增大等。所 以 在使用维护中需要加强油液系统的污染控制 以及工作 条件的监测 ， 使舵机保持 良好的零区特性 ， 可以延长舵 机的使用寿命 。 参考文献 [ 1 ] 黄志坚， 袁周． 液压设备故障诊断与监测实用技术 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 ] G J B 1 7 7 2 - 9 3 ， 飞机液压系统及附件试验台通用规范[ S ] ． [ 3 ] 李洪 人． 液压 控制 系统 [ M] ． 北 京 国 防工业 出版 社 ， 1 9 8 1 ． [ 4 ] 王春行． 液压伺服控制系统 [ M] ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 8 7 ． [ 5 ] 雷天觉． 新编液压工程手册[ M] ． 北京 北京理工大学出 版社 ， 1 9 9 8 ． 液压与 气动 2 0 1 3年第 9期 l O 1 l 1 2 1 ． 吸油过滤器2 ． 单 向定量液压泵3 ． 电动机4 ． 卸荷 阀 5 、 7 ． 高压球阀6 ． 压力表8 ． 蓄能器9 ． 液压缸1 O ． 液压锁 1 1 ． 三位四通 电磁换 向阀1 2 ． 背压 阎 图 3 液压控制系统 动控制。 根据控制系统的要求 ， 系统需要 5个数字输入量 ， 1 3个数字输出量 ， 而在 S 7 2 0 0系列 P L C中 C P U 2 2 1集 成 6输入／ 4输 出共 1 0个数字量 I ／ 0点 ， C P U 2 2 2集成 8输人／ 6输出共 l 4个数字量 I ／ O点 ， C P U 2 2 4集成 1 4 输入／ 1 0输出共 2 4个数字量 I ／ O点 ， C P U 2 2 6集成 2 4 输入／ 1 6输出共 4 0个数字量 I ／ O点。故本系统采用 C P U 2 2 6可满足设计要求 。 由于本设计 中采用 的是光 电式旋转编码器 ， 输 出 为数字量 ， 系统 中不涉及模拟量采集 ， 故不使用模拟量 扩展模块。而 C P U 2 2 6完全满足 I ／ O点数要求 ， 故不 使用数字量扩展模块 。 本系统可 采用通讯模块 E M 2 7 7将 C P U 2 2 6作为 D P从 站连接到 P R O F I B U S D P网络。E M2 7 7模 块不 仅可 以从主站接收和发送数据以及 I ／ O配置 ， 并且可 以读写 C P U 2 2 6中定义 的变量数 据块 ， 用户可 以方便 地与主站交换任何类型的数据_ 4 J 。 另外 ， 利用 7 - 2 0 0系列 P L C的编程软件 ， S T E P 7 一 M i c r o ／ Wi n 3 2可以方便的对 P L C进行编程 、 调试 ， 方便 用户及时对系统进行维护、 升级 。 综上所述 ， C P U 2 2 6及其通讯模 块 E M 2 2 7完全可 以实现系统的控制 ， P L C的 I ／ O地址分配如表 1所列。 4 ． 2控制 系统 软件设 计 液压阻车 P L C控制 系统 的软件是利用组 态王设 计 的上位机 的软件平 台， 利用所编制的组态应用软件 取代 P L C控制系统硬件实现液压 系统的控制功能 ， 使 用计算机的界面来显示 P L C控制的运行状态 ， 应用组 态软件中的界面以及子 图连接 ， 按照需求进行控制系 统软件仿真界面的设计 ， 使用动画和音频技术使仿真 界面易于操作 ， 液 压阻 车系 统软 件设计 流 程如 图 4 所示 表 1 P L C的 I ／ ， o 地址分配 输入 说明 输出 说明 输出 说明 电磁换 向阀 阻车爪 闭合 1 0 ．0 总启 动按 钮 Q o ． 0 Q O ． 6 1 D T 指示灯 电磁换 向阀 阻车爪 打开 1 0 ．1 总关 闭按 钮 Q o ． 1 Q O ． 7 2 D T 指示灯 换 向阀 1 D T 1 0 ． 2 矿车到位信号 Q o ． 2 启动油泵电机 Q 1 ． 0 运行灯 换 向阀 2 D T 1 0 ．3 轴编码器信号 Q o ． 3 阻车爪闭合 Q 1 ． 1 运行灯 打开阻车爪 油泵 电机 1 0 ．4 Q o ． 4 阻车爪打开 Q 1 ． 2 按钮 运行灯 Q o ， 5 故障报警灯 塑 I 是 l 电磁阀右位接通 I 液压缸收缩 爹熵 _． { 否 电磁阀中位接通 保持阻车 二可一 } ‘ 是 液压缸左位接通 液压缸伸出 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 - 。 。 ● 。_ _ ● _ _ _ _ _ __ _ _ ● 。 ● _ 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 _ 。 _ - ● _ ● ● - 一 t 延时一段时间， 电磁阀中位接通 _ 二 工一 结束 图 4 液压 阻车 系统软件设计流程图 5 结论 本液压阻车系统能够 自动进行阻车 ， 有效改善 以 往阻车器 的启动和制动性能 ， 提高阻车的可靠性 ， 并且 减少对矿车和引轨 的破坏 ， 结 构简单 、 运行灵活可靠， 自动化程度高易于控制 ， 具有广泛的实用性。 参考 文献 [ 1 ] 尹成余， 赵飞， 贾福音． 双向进出车、 气缸传动式罐内阻车 器[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 1 1 ， 3 2 7 1 4 41 4 5 ． [ 2 ] 姚建南， 苗运江， 叶圣伟． 长距离大运量胶带输送机液压 自动张紧系统设计[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 2 4 7 0 7 2 ． [ 3 ] 叶圣伟， 苗运江． 基于 P L C的摩擦提升机钢丝绳防滑制 动[ J ] ． 矿山机械， 2 0 1 1 ， 1 5 45 6 ． [ 4 ] 叶圣伟， 苗运江． 基于 P L C的矿井提升 自动罐笼门的设 计[ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 1 ， 7 8 58 7 ．