楊勇

摘 要：文章介紹了傳統(tǒng)的煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)中存在的問題和弊端，采用西門子公司生產(chǎn)的PLC控制器可以有效克服其問題和弊端；給出了PLC控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件控制流程，對(duì)硬件模塊和軟件模塊做了詳細(xì)介紹；并且深入討論了該控制器的測速原理和計(jì)算方法，為PLC控制器在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：煤礦提升機(jī)；模塊；控制指令；模擬量；數(shù)字量

前言

煤礦提升機(jī)作為礦山機(jī)械中的一員，對(duì)礦山的安全高效生產(chǎn)和運(yùn)營起著非常重要的作用，尤其是提升機(jī)的操作保護(hù)系統(tǒng)。早期的操作保護(hù)系統(tǒng)存在諸多缺點(diǎn)：像可靠性較低、穩(wěn)定性較差、出現(xiàn)故障次數(shù)多和電路相對(duì)較復(fù)雜等。經(jīng)過專家的研究，在煤礦提升機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)中采用PLC，可以有效地克服上述缺點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)硬件功能的軟件化，因此得到普遍應(yīng)用。

煤礦提升機(jī)的操作保護(hù)系統(tǒng)主要完成兩方面的任務(wù)：一個(gè)是邏輯操作控制，另一個(gè)是故障安全保護(hù)。當(dāng)煤礦提升系統(tǒng)的操作保護(hù)系統(tǒng)中獲得相關(guān)信號(hào)時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)作出相應(yīng)的行為，操作保護(hù)系統(tǒng)在一方面會(huì)對(duì)輸入的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行一系列的邏輯運(yùn)算和判斷，做出相應(yīng)的行為，該行為主要有施壓行為、制動(dòng)行為和報(bào)警行為，其中施壓行為有立即施壓和提升終了施壓，制動(dòng)行為主要是電氣制動(dòng)，報(bào)警行為是故障在顯示屏顯示并控制報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警；操作保護(hù)系統(tǒng)在另一方面還會(huì)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行一系列的邏輯運(yùn)算和閉鎖，然后產(chǎn)生控制指令，像高壓磁場的合閘指令，過卷指令、安全復(fù)位控制指令和運(yùn)行的方向指令等。

1 PLC操作保護(hù)系統(tǒng)的硬件配置

PLC是西門子公司的產(chǎn)品，現(xiàn)在在提升機(jī)操作保護(hù)系統(tǒng)中，應(yīng)用得到最廣泛的就是西門子公司的產(chǎn)品PLC，由于它的很多方面的性能都明顯的優(yōu)于傳統(tǒng)的操作保護(hù)系統(tǒng)。下面是各個(gè)硬件模塊的功能介紹：

（1）電源模塊：將220V的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成24V的直流輸出電壓，以供其它模塊使用。

（2）CPU模塊：控制總線上模塊與模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并執(zhí)行用戶輸入的程序。

（3）32路輸入模塊：該輸入模塊一共有3塊，它的作用是將PLC外部的信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部的可進(jìn)行處理的信號(hào)。

（4）16路輸出模塊：該輸出模塊一共有2塊，它的作用是將PLC內(nèi)部可處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠控制提升機(jī)系統(tǒng)的外部信號(hào)，來控制提升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行工作。

（5）轉(zhuǎn)換模塊：此模塊分為兩類模塊：一類是是A/D模數(shù)，它的作用是將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，便于PLC系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別和處理；另一類是D/A模塊，它的作用與A/D模塊的作用恰恰相反，它是將PLC內(nèi)部可處理的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號(hào)。

（6）通信模塊：它的作用是：確保各模塊與各模塊之間的通道流暢，再就是確保模塊與上位機(jī)之間的通道流暢，保證信號(hào)從各模塊傳送給上位機(jī)時(shí)，可以使上位機(jī)做出相應(yīng)的響應(yīng)。

（7）計(jì)數(shù)模塊：該模塊主要有2塊，這兩塊計(jì)數(shù)模塊的作用都是計(jì)數(shù)，兩塊模塊分別是對(duì)主滾動(dòng)筒上的和導(dǎo)向輪上的編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)。

2 PLC操作保護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

PLC是西門子公司的產(chǎn)品，它不需要用戶自主進(jìn)行編程，能夠好好地滿足用戶的需要，下面是它的軟件模塊，軟件模塊的主要作用就是存放程序，它的軟件模塊有下列幾種：

（1）組織模塊（OB）：它的作用是保證接口通道流暢，保證CPU操作系統(tǒng)和用戶程序之間的通道流暢。對(duì)用戶程序的循環(huán)處理工作主要是由OB1模塊來完成的，剩余的OB模塊用來對(duì)特定事件做出響應(yīng)和中斷。

（2）功能模塊（FB）：它是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，它在執(zhí)行時(shí)必須帶有即時(shí)數(shù)據(jù)模塊，并且每次用戶程序?qū)B進(jìn)行調(diào)用時(shí)可提供新的參數(shù)。

（3）功能模塊（FC）：它也是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，但是它在執(zhí)行時(shí)不需要帶有即時(shí)數(shù)據(jù)模塊，這也是它與FB模塊的最大區(qū)別，并且每次用戶程序?qū)C進(jìn)行調(diào)用時(shí)可提供新的參數(shù)。

（4）數(shù)據(jù)模塊（DB）：數(shù)據(jù)模塊用來存放各種不同類型的數(shù)據(jù)，它在PLC存儲(chǔ)器開辟另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。

根據(jù)用戶的要求和本身系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求，用戶程序可以自行選擇軟件模塊的構(gòu)成形式，其中軟件模塊有以下幾種，各個(gè)軟件模塊的功能和作用如下。

FC0、FC1兩個(gè)軟件模塊的作用是用來進(jìn)行計(jì)數(shù)，主要是用來計(jì)算計(jì)數(shù)模塊中的脈沖個(gè)數(shù)；DB1和DB2兩個(gè)軟件模塊的作用是存放FC0、FC1兩個(gè)軟件模塊計(jì)算出的計(jì)數(shù)模塊的脈沖個(gè)數(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)模塊將數(shù)據(jù)和信號(hào)流暢而準(zhǔn)確的傳送到CPU模塊之中；FC91軟件模塊的作用是用來處理輸入到PLC中的模擬量，模擬量有：電機(jī)電壓和電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、軸承壓力、提升速度和載荷等；FC93軟件模塊的作用是制動(dòng)，主要是對(duì)電氣施閘類故障進(jìn)行制動(dòng)處理；FC114軟件模塊的作用是用來處理PLC內(nèi)部信號(hào)，并產(chǎn)生控制信號(hào)，像回路的安全和保障、故障的報(bào)警和液壓器件的制動(dòng)等等；FC5軟件模塊的作用是進(jìn)行邏輯運(yùn)算和閉鎖，主要是對(duì)輸入到PLC內(nèi)部的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算并產(chǎn)生控制指令來控制提升系統(tǒng)的各個(gè)部分；FC92軟件模塊的作用是處理施閘類故障，這類故障主要是立即施閘類故障；FC94軟件模塊的作用也是對(duì)施閘類故障進(jìn)行處理，這類施閘類故障主要是提升終了施閘類故障；FC95軟件模塊的作用是處理報(bào)警類故障，當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，主要是由該模塊進(jìn)行處理；PLC的啟動(dòng)組織模塊是OB100軟件模塊，在系統(tǒng)啟動(dòng)后該組織模塊只可運(yùn)行一次，以后的循環(huán)程序就不會(huì)再運(yùn)行了，在該組織模塊中有關(guān)參數(shù)和程序可隨著用戶的需要進(jìn)行更改；OB1軟件模塊是用戶程序主要組成部分，用來存放用戶主程序，它也是組織模塊中唯一可以循環(huán)運(yùn)行的軟件模塊，在FC功能模塊中編制成的可以實(shí)現(xiàn)特定功能和作用的程序可以在OB1軟件模塊中進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，采用這樣的程序設(shè)計(jì)可以使我們的程序設(shè)計(jì)更加簡單，調(diào)試更加方便；OB35軟件模塊是組織模塊中唯一可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷的組織模塊，采用M/T法可以計(jì)算出提升機(jī)的提升速度。

3 結(jié)束語

煤礦提升機(jī)作為礦山設(shè)備中的重要一員，近些年來煤礦提升機(jī)操作保護(hù)系統(tǒng)主要是由PLC組成，而且具有以下優(yōu)點(diǎn)。

用同一臺(tái)PLC就可以控制不同的機(jī)器進(jìn)行工作，用戶只需改變軟件模塊中的程序就能滿足用同一臺(tái)PLC進(jìn)行控制不同機(jī)器的要求，大大節(jié)省了人力和物力，所以，它具有較好的通用性和經(jīng)濟(jì)性。PLC具有較強(qiáng)的邏輯運(yùn)算能力和數(shù)字運(yùn)算能力；所以它的功能還是比較強(qiáng)大的，此外，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)自我診斷功能，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，它會(huì)自行檢出錯(cuò)誤和故障，并作出相應(yīng)的行為。由于PLC的開關(guān)動(dòng)作主要是通過半導(dǎo)體電路來完成的，它的技術(shù)中還采用了微電子技術(shù)；因此，它的可靠性很高。PLC中采取了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾措施，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境；所以，它的抗干擾能力比較強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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