【正文】 成 一 個(gè) 整 體 ， 易 于 擴(kuò) 展 其 功 能 的 原 則 而 設(shè)23 PLC控 制 系 統(tǒng) 原 理 框 圖圖 24 PLC控 制 系 統(tǒng) 示 意 圖計(jì) 。 此外 ， PLC帶 有 硬 件 故 障 自 我 檢 測 功 能 ， 出 現(xiàn) 故 障 時(shí) 可 及 時(shí) 發(fā) 出 警 報(bào) 信 息 。 加上 PLC通 信 能 力 的 增 強(qiáng) 及 人 機(jī) 界 面 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 使 用 PLC組 成 各 種 控 制 系 統(tǒng)變 得 非 常 容 易 。 （ 5） 體 積 小 ， 重 量 輕 ， 能 耗 低 以 超 小 型 PLC為 例 ， 新 近 出 產(chǎn) 的 品 種 底 部 尺 寸 小 于 100mm， 重 量 小 于150g， 功 耗 僅 數(shù) 瓦 。 （ 3） 運(yùn) 動(dòng) 控 制 PLC可 以 用 于 圓 周 運(yùn) 動(dòng) 或 直 線 運(yùn) 動(dòng) 的 控 制 。 PID處 理 一 般 是 運(yùn) 行 專 用 的 PID子 程 序 。 不 同 廠 家 的 PLC有 相 同 的 工 作 原 理 ， 類 似 的 功 能 和 指 標(biāo) ， 有 一 定 的 互 換性 ， 質(zhì) 量 有 保 證 ， 編 程 軟 件 正 朝 標(biāo) 準(zhǔn) 化 方 向 邁 進(jìn) 。 故 可 采 用 方 案 三 作 為 此 次 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 信 號 系 統(tǒng) 的 控制 系 統(tǒng) 。 選 型 PLC是 PLC控 制 系 統(tǒng) 的 核 心 部 件 。 伴 隨 著 微 電 子 技 術(shù) 、 控 制 技 術(shù) 與 信 息 技 術(shù) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 可 編 程 控 制 器 也在 不 斷 發(fā) 展 ， 其 發(fā) 展 趨 勢 主 要 體 現(xiàn) 在 以 下 幾 個(gè) 方 面 ： 度 更 快 ， 體 積 更 小 。二 是 PLC外 部 接 口 模 塊 的 工 作 負(fù) 載 電 源 (輸 入 /輸 出 ( I/O)電 源 ) 。 選 擇 PLC包 括 機(jī) 型 、 容 量 的 選 擇 以 及 I/O模塊 、 電 源 模 塊 等 的 選 擇 。 PLC就 是 一 種 工 業(yè) 計(jì) 算 機(jī) ， 其 核 心 就 是 一 臺(tái) 計(jì) 算 機(jī) 。 而 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 則 是 八 仙 過 海 ， 各 顯 神 通 ， 功 能 千 差 萬 別 ， 質(zhì)量 參 差 不 齊 ， 學(xué) 習(xí) 、 使 用 和 維 護(hù) 都 很 困 難 。 （ 5） 數(shù) 據(jù) 處 理 現(xiàn) 代 PLC具 有 數(shù) 學(xué) 運(yùn) 算 （ 含 矩 陣 運(yùn) 算 、 函 數(shù) 運(yùn) 算 、 邏 輯 運(yùn) 算 ） 、 數(shù) 據(jù) 傳送 、 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 、 排 序 、 查 表 、 位 操 作 等 功 能 ， 可 以 完 成 數(shù) 據(jù) 的 采 集 、 分 析 及處 理 。 如 可 驅(qū) 動(dòng) 步 進(jìn) 電 機(jī) 或 伺 服 電 機(jī) 的 單 軸 或 多 軸 位 置 控 制 模 塊 。 總 之 ， PLC在 國 內(nèi) 外 已 廣 泛 應(yīng) 用 于 鋼 鐵 、 石 油 、 化 工 、 電 力 、 建 材 、 機(jī)械 制 造 、 汽 車 、 輕 紡 、 交 通 運(yùn) 輸 、 環(huán) 保 及 文 化 娛 樂 等 各 個(gè) 行 業(yè) ， 使 用 情 況 大致 可 歸 納 為 如 下 幾 類 。 它 接 口 容 易 ，編 程 語 言 易 于 為 工 程 技 術(shù) 人 員 接 受 。 這 樣 ， 整 個(gè) 系 統(tǒng) 具 有 極 高 的可 靠 性 。 它 具 以 下 特 點(diǎn) ： （ 1） 可 靠 性 高 ， 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 。 當(dāng) 信 號 為 慢 上 、 慢 下 時(shí) 能 閉 鎖 提 升 機(jī) 的 高 速運(yùn) 轉(zhuǎn) 控 制 回 路 。　 該 系 統(tǒng) 的 信 號 的 發(fā) 送 方 式 ： (1) 轉(zhuǎn) 發(fā) 方 式 。 但 煤 礦 工 作 環(huán) 境 惡 劣 ,各 種 電 機(jī) 的 頻 繁 啟 動(dòng) 與 運(yùn) 行 引 起 的 電 磁 干 擾 以 及電 網(wǎng) 的 不 穩(wěn) 定 ,對 通 訊 信 號 和 通 訊 裝 置 都 將 產(chǎn) 生 巨 大 的 影 響 。 系 統(tǒng) 采用 分 時(shí) 的 半 雙 工 通 訊 電 路 ,通 過 改 變 電 平 來 分 時(shí) 完 成 對 下 井 口 和 絞 車 房 的 通訊 。 (4) 由 于 信 號 稍 縱 即 逝 ,操 作 人 員 的 精 力 必 須 高 度 集 中 ,加 重 了 工 人 的負(fù) 擔(dān) 。 控 制 臺(tái) 通 過 單 片 機(jī) 的 串 行 口 來 實(shí) 現(xiàn) 主 從 式 多 級 通 訊 ,系 統(tǒng) 以 上 井口 控 制 臺(tái) 作 為 主 控 制 臺(tái) ,下 井 口 、 絞 車 房 控 制 臺(tái) 為 從 控 制 臺(tái) 。系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 要 求 能 實(shí) 時(shí) 反 映 提 升 機(jī) 的 各 種 狀 態(tài) 及 罐 位 。 信 號種 類 一 般 有 ： 工 作 執(zhí) 行 信 號 提 升 去 向 信 號 罐 位 信 號 、 提 升 機(jī) 種 類 信 號 、 檢 修信 號 、 故 障 信 號 、 聯(lián) 絡(luò) 信 號 等 。 由 于在 設(shè) 計(jì) 中 除 了 電 流 檢 測 、 電 壓 檢 測 兩 個(gè) 模 擬 量 輸 入 外 其 余 的 全 是 數(shù) 字 量 （ 開關(guān) 量 ） ， 因 此 信 號 采 集 非 常 簡 單 ， 可 直 接 由 開 關(guān) 量 送 給 PLC， 電 流 和 電 壓 的信 號 由 電 量 變 送 器 （ 再 加 個(gè) 模 擬 塊 ） 傳 送 給 PLC。 而 且 故 障 報(bào) 警 也 只 規(guī) 定 了 三 個(gè) ： 過 電 流 報(bào) 警 ， 過 電 壓 報(bào) 警 提 升 機(jī) 故 障報(bào) 警 。完 成 急 停 信 號 對 安 全 回 路 的 閉 鎖 、 停 車 信 號 ,閉 鎖 等 內(nèi) 容 。 否 則 ,即 使 中 段 轉(zhuǎn) 換 開 關(guān) 轉(zhuǎn) 到 去 向 井 口 的 位 置 ,井 口 總 信 號 工 也 無 法向 提 升 機(jī) 房 發(fā) 出 開 車 信 號 ,實(shí) 現(xiàn) 了 罐 位 自 鎖 。 PLC 信 號 系 統(tǒng) 是 在 原 有 信 號 系 統(tǒng) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 加 入 控 制 核 心PLC 及 相 應(yīng) 裝 置 ， 將 老 系 統(tǒng) 的 點(diǎn) 信 號 送 入 PLC 輸 入 端 ， 經(jīng) 處 理 輸 出 各 種 指令 或 保 護(hù) 信 號 。 能 根 據(jù) 需 要 顯 示 井 下 各 個(gè) 中 段 的 情 況 和 顯 示 信號 種 類 。圖 11 設(shè) 備 配 置 示 意 圖 （ 實(shí) 際 做 時(shí) 只 有 兩 個(gè) 灌 位 ）近 年 來 ， 研 制 成 功 的 、 且 已 為 許 多 礦 山 實(shí) 際 應(yīng) 用 的 PLC信 號 系 統(tǒng) ， 能夠 克 服 上 述 缺 點(diǎn) 。 確 定 整 體 控制 方 案 包 括 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 設(shè) 計(jì) 依 據(jù) ， 控 制 設(shè) 計(jì) 包 括 電 器 的 選 擇 、 工 藝 設(shè) 計(jì) 、 控制 器 設(shè) 備 及 元 器 件 的 選 擇 、 圖 紙 的 設(shè) 計(jì) ， 軟 件 設(shè) 計(jì) 流 程 圖 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ， 軟 件 設(shè)計(jì) 說 明 ， 具 體 的 編 程 設(shè) 計(jì) ， 修 改 完 善 ， 系 統(tǒng) 的 安 裝 調(diào) 試 及 參 數(shù) 整 定 ， 操 作 說明 書 。 (3)聲 光 信 號 一 瞬 即 逝 ， 無 據(jù) 可 查 ， 一旦 發(fā) 生 事 故 ， 給 事 故 分 析 帶 來 困 難 ,很 難 找 出 真 正 的 事 故 原 因 ， 致 使 同 類 事故 重 復(fù) 發(fā) 生 。 因 此 ， 需 要 一 個(gè) 高 度 安 全 可 靠 、 功 能 完 善 ,由 可編 程 序 控 制 器 programmable Logica controller， 簡 稱 PLC)為 控 制 核 心 的 提 升信 號 系 統(tǒng) 。采 用 PLC控 制 不 但 提 高 了 信 號 傳 輸 的 可 靠 性 和 準(zhǔn) 確 性 ,而 且 具 有 極 大 的 靈 活 性和 擴(kuò) 展 性 。 礦 井 提 升 機(jī) 的可 靠 運(yùn) 行 直 接 關(guān) 系 到 煤 礦 生 產(chǎn) 的 安 全 ， 礦 井 提 升 機(jī) 信 號 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 和 準(zhǔn) 確 性 是 礦井 提 升 和 安 全 運(yùn) 輸 的 重 要 保 證 。關(guān) 鍵 詞 ： 礦 井 提 升 機(jī) 信 號 系 統(tǒng) ； PLC； 上 位 監(jiān) 控 。 例 如 有 的 公 司以 一 長 點(diǎn) 表 示 要 罐 ,一 長 兩 短 表 示 上 行 ， 一 長 三 短 表 示 下 行 ， 兩 短 表 示 提 物 ，三 短 表 示 提 人 等 等 。 它 不 但 完 全 符 合 《 冶 金 礦 山 安 全 規(guī) 程 》 中 有 關(guān) 提 升 信 號 的各 項(xiàng) 規(guī) 定 ， 而 且 保 留 了 原 信 號 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn) 和 操 作 習(xí) 慣 ， 技 術(shù) 改 造 方 便 ， 功 能齊 全 。 為 便 于 操 作 ,各 個(gè) 礦 山 企 業(yè) 均 制 定 了 相 應(yīng) 的 信 號 規(guī) 定 ， 如規(guī) 定 聲 音 一 長 為 要 罐 、 二 短 為 上 行 、 三 短 為 下 行 等 ,并 輔 之 以 電 話 聯(lián) 系 。一 套 完 備 的 PLC系 統(tǒng) ， 通 常 由 豎 井 信 號 、 工 業(yè) 電 視 監(jiān) 控 、 數(shù) 字 深 度 指 示 器 、有 關(guān) 計(jì) 算 及 程 控 電 話 交 換 機(jī) 等 部 分 組 成 。(4) 工 作 可 靠 性 高 。 這 些 顯 示 均 一 直 保 留 到 相 應(yīng) 的 提 升 過 程 結(jié) 束 ， 避 免 了信 號 的 誤 認(rèn) 和 誤 傳 。總 之 ,PLC 電 控 系 統(tǒng) 不 僅 大 大 增 加 了 安 全 保 護(hù) 功 能 ,而 且 安 全 可 靠 ,操 作方 便 ,維 修 容 易 ,值 得 大 力 推 廣 。 語 言 報(bào) 警 功 能 。 （ 注 ： 運(yùn) 行 時(shí) 安 全 門 打 開 時(shí) 信 號 發(fā) 不 出 去 ， 一 切 信 號 將 解 除 。 提 升 系 統(tǒng)的 工 作 任 務(wù) 是 安 全 、 快 速 、 可 靠 、 高 效 地 完 成 提 升 運(yùn) 輸 任 務(wù) , 而 安 全 運(yùn) 行是 最 重 要 的 。 信 號 系 統(tǒng) 有 保 護(hù) 系 統(tǒng) 、信 號 系 統(tǒng) 、 和 信 號 輸 入 。 不 能 發(fā) 送 。 采 用 點(diǎn) 信 號 來 代 表 各 種 提 升 信 號 。 此 信 號 系 統(tǒng) 正 在 被 淘 汰 。 尤 其 在 通 信 方 面 , 采 用 了 數(shù) 字 通 信 技 術(shù) , 只 需 兩 對普 通 電 纜 , 且 信 號 種 類 和 數(shù) 量 不 受 限 制 , 提 高 了 信 號 傳 輸 的 可 靠 性 和 靈 活性 , 功 能 靈 活 多 樣 , 擴(kuò) 展 方 便 。 信 號 有 模 擬 信 號和 數(shù) 字 信 號 ， 大 部 分 是 開 關(guān) 量 ， 可 直 接 傳 送 給 PLC， 模 擬 信 號 由 電 量 變 送 器再 用 模 擬 輸 入 模 塊 FX2N2AD傳 送 給 PLC。在 信 號 發(fā) 出 的 同 時(shí) ,井 口 、 井 下 均 有 燈 光 顯 示 、 聲 音 提 示 、 數(shù) 字 記 憶 。 兩 者 的控 制 系 統(tǒng) 一 個(gè) 為 單 片 機(jī) ， 另 一 各 為 PLC。 例 如 三 菱 公 司 生 產(chǎn) 的 FX系 列 PLC平 均 無 故 障 時(shí) 間 高 達(dá) 30萬 小 時(shí) 。 可 以用 于 各 種 規(guī) 模 的 工 業(yè) 控 制 場 合 。 （ 4） 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 、 建 造 工 作 量 小 ， 維 護(hù) 方 便 ， 容 易 改 造 PLC用 存 儲(chǔ) 邏 輯 代 替 接 線 邏 輯 ， 大 大 減 少 了 控 制 設(shè) 備 外 部 的 接 線 ， 使 控 制 系統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 建 造 的 周 期 大 為 縮 短 ， 同 時(shí) 維 護(hù) 也 變 得 容 易 起 來 。 （ 2） 模 擬 量 控 制 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過 程 當(dāng) 中 ， 有 許 多 連 續(xù) 變 化 的 量 ， 如 溫 度 、 壓 力 、 流 量 、 液位 和 速 度 等 都 是 模 擬 量 。 作 為 工 業(yè) 控 制計(jì) 算 機(jī) ， PLC能 編 制 各 種 各 樣 的 控 制 算 法 程 序 ， 完 成 閉 環(huán) 控 制 。 （ 6） 通 信 及 聯(lián) 網(wǎng) PLC通 信 含 PLC間 的 通 信 及 PLC與 其 它 智 能 設(shè) 備 間 的 通 信 。 對 于 量 大 的 配 套 項(xiàng) 目 ， 采 用 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 具 有 成 本 低 、 效 益 高 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 但 這要 有 相 當(dāng) 的 研 發(fā) 力 量 和 行 業(yè) 經(jīng) 驗(yàn) 才 能 使 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 、 可 靠 地 運(yùn) 行 。 該 設(shè) 計(jì) 中 用 到 的 硬 件 有 PLC， 用 作 各 種 數(shù) 字 量 輸 入 的 按 鈕 、 開 關(guān) 、 限 位開 關(guān) 、 光 電 開 關(guān) 、 選 擇 開 關(guān) 等 ， 以 及 模 擬 量 輸 入 的 電 量 變 送 器 （ 電 壓 、 電 流變 送 器 ） ， 模 擬 量 輸 入 模 塊 FX2N2AD。 PLC 主 要 有 整 體 式 和 模 塊 式 兩 種 結(jié) 構(gòu) 形 式 。 C251 至 C252 5 點(diǎn) 一般 200 點(diǎn) D0 至 D199 類型：32 位元件的 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 鎖定 7800 點(diǎn) D200 至 D7999 類型：32 位元件的 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 文件寄存器 7000 點(diǎn)　 D1000 至 D7999 通過 14 塊 500程式步的參數(shù)設(shè)置類型：16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 特殊 256 點(diǎn) 從 D8000 至 D8255 類型： 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器（ D ） 變址 16 點(diǎn) V0 至 V7 和 Z0 至 Z7 類型：16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 指標(biāo)（ P ） 用于 CALL 128 點(diǎn) N0 至 P127 用于中斷 6 輸入點(diǎn)、3 定時(shí)器、6 計(jì)數(shù)器 100* 至 130