【正文】 ， “QJDSA”和“HJDSA”在程序中串聯(lián)，當(dāng)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，即既有提 S 勾指令又有提 N 勾指令時(shí)，進(jìn)入停車方式，進(jìn)行停車。 PLC 控制液壓制動(dòng)系統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng) PLC 控制器如圖 3—16 所示，主要完成以下功能:采集 PLC 控制系統(tǒng)中壓力、溫度等信號(hào)，對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)。 為液壓制動(dòng)系統(tǒng)中的各種電磁換向閥提供控制信號(hào)。為液壓制動(dòng)系統(tǒng)中的可調(diào)閘 KT 提供控制電源信號(hào)。液壓制動(dòng)系統(tǒng)有正常工作閘、正常工作制動(dòng)、故障恒減速制動(dòng)和故障二級(jí)制動(dòng)四種工作方式圖 3—16 PLC 控制液壓制動(dòng)系統(tǒng) 其它保護(hù)措施PLC 的故障大體上可分為 2 類：一類是偶發(fā)性故障，通常由外部因素引起，這類故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)部件的損壞；另一類是永久性故障，多由內(nèi)部因素引起,這類故障會(huì)導(dǎo)致元器件不可恢復(fù)的破壞。為了提高 PLC 工作的可靠性，應(yīng)在軟件設(shè)計(jì)方面采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段和故障診斷措施，一旦故障條件消失，即可恢復(fù)正常工作；當(dāng)永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障部位并將故障限制在局部。降低故障時(shí) PLC 的平均修復(fù)時(shí)間。 輔助系統(tǒng) PLC 控制提升機(jī)輔助系統(tǒng)包括提升信號(hào)系統(tǒng)、原煤裝、卸載系統(tǒng)以及罐籠操車系統(tǒng)。礦井提升分主井提升和副井提升。主井主要用于提升原煤，所用提升容器稱為箕斗，其輔助系統(tǒng)叫做裝、卸載系統(tǒng)，包括：煤倉(cāng)、給煤機(jī)、帶式輸送機(jī)、定量斗、溜槽、閘門、稱重和位置傳感器以及電控系統(tǒng)等；副井用于升降人員、材料、設(shè)備和矸石等，所用提升容器稱為罐籠，其輔助系統(tǒng)叫做操車系統(tǒng)，包括：搖臺(tái)、推車器、阻車器、井門、液壓(或風(fēng)壓)站和位置傳感器以及電控系統(tǒng)等。在主、副井提升系統(tǒng)中，信號(hào)系統(tǒng)用于井底、井口、提升機(jī)車房三個(gè)地方的信息聯(lián)絡(luò)。例如是否可以開車、是快速開車還是慢速開車、以哪一種工作方式開車等等。4 礦井提升機(jī) PLC 保護(hù)與控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 行程控制 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 提升行程控制 PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升機(jī)的行程控制,實(shí)質(zhì)上是位置控制,保證提升容器在預(yù)定地點(diǎn)準(zhǔn)確停車。目前,比較通用的方法是由 PLC 構(gòu)成數(shù)字式行程給定裝置, 通過光—電增量式轉(zhuǎn)角—脈沖變換器, 經(jīng) PLC 采集、處理并計(jì)算出位移量,輸出速度給定信號(hào)。提升行程控制器由 PLC、兩個(gè)軸編碼器和井筒開關(guān)等構(gòu)成。其中一個(gè)軸編碼器裝在提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪上，另一個(gè)軸編碼器裝在提升機(jī)的導(dǎo)向輪上；行程控制器所用井筒開關(guān)裝在井筒中齊平位置(即井口停車位)、同步位置(距齊平位 10 m 左右)和限速位置(距齊平位 30 m 左右)三個(gè)地方； PLC 選用西門子公司的 S7—300，主要模塊包括：電源模塊PS30CPU 模塊 CPU31開關(guān)量輸入模塊 SM32開關(guān)量輸出模塊 SM32模擬量輸入模塊 SM33模擬量輸出模塊 SM33計(jì)數(shù)模塊 FM350 和通信模塊 CP340，如圖 4—1 所示。圖 4—1 行程 PLC S7—300 硬件配置(1)PS307 電源模塊其主要技術(shù)特性如下：①主電壓選擇開關(guān)，帶有保護(hù)套的開關(guān)可供選擇 120V 交流或 230 V 交流，并帶有一24V 直流 ON/OFF 開關(guān)。②輸入電壓額定值 120 V AC 或 230 V AC：，允許范圍 93～132V AC 或 187～264V AC，輸入電流額定值 120 V 時(shí)為 2 A，230 V 時(shí)為 1 A，啟動(dòng)電流可達(dá) 45A。②輸出電壓額定值 24V DC，其波動(dòng)范圍為土 5﹪ ，輸出額定電流為 5 A，具有電流保護(hù)功能。(2)CPU314 模塊作為中央處理單元，用于輸入信號(hào)狀態(tài)，處理控制程序及控制信號(hào)的輸出，該模塊具有豐富的邏輯運(yùn)算指令和算術(shù)功能，可以滿足對(duì)處理速度有快速要求的場(chǎng)合。CPU314 在 300 ns 內(nèi)執(zhí)行一條二進(jìn)制指令，為用戶提供了充足的工作內(nèi)存， 24K 字節(jié) RAM(相當(dāng)于 8K 語(yǔ)句)，而且可用最大為 512K 字節(jié)的插入型存儲(chǔ)器卡簡(jiǎn)單地進(jìn)行掉電程序備份。(3)開關(guān)量輸入模塊 SM321將外部開關(guān)接點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成 S7—300 內(nèi)部信號(hào)電平，其輸人點(diǎn)數(shù)為 32 路，工作電壓為 24VDC。輸入到該模塊的主要信號(hào)有：提升機(jī)運(yùn)行方式選擇信號(hào)(如提物、提人、檢修、下大件等) 、控制方式選擇信號(hào)(如手動(dòng)、自動(dòng))、井筒開關(guān)信號(hào)(如齊平點(diǎn)、同步點(diǎn)、限速點(diǎn))、故障安全復(fù)位信號(hào)、過卷復(fù)位信號(hào)和安全回路信號(hào)等。(4)開關(guān)量輸出模塊 SM322將 S7—300 內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成所要求的外部信號(hào)電壓，其輸出 16 路繼電器接點(diǎn)，大部分是故障輸出接點(diǎn)，包括軟過卷、錯(cuò)向、滑繩、等速段超速、減速段超速、軸編碼器故障、測(cè)速機(jī)故障、井簡(jiǎn)開關(guān)故障、PLC 故障等。(5)模擬量輸入模塊 SM331 和輸出模塊 SM332 其輸入信號(hào)是：操作臺(tái)上主令手柄的給定信號(hào)和測(cè)速機(jī)信號(hào)；模擬量輸出模塊 SM332 輸出調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的速度給定信號(hào)。(6)FM350 高速計(jì)數(shù)模塊 對(duì)來(lái)自軸編碼器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和處理，以指示提升容器的實(shí)際位置和速度，繼而進(jìn)行位置閉環(huán)控制。FM350 是一種智能型的單通道計(jì)數(shù)模塊，用于寬范圍的單計(jì)數(shù)任務(wù)．它可以用在 SIMATIC S7—300 上，通過計(jì)數(shù)模塊，減輕了 CPU 的工作負(fù)擔(dān)；FM350 模塊作為一種智能模塊，它可以完成與 CPU 的雙向傳遞，并具有智能化等特點(diǎn)。CPU 可讀取來(lái)自計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值，同時(shí)也可對(duì)計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)方式進(jìn)行控制。(7)通信模塊 CPU340 用于與上位機(jī)通信，將行程控制器的信息(如提升行程、速度、各種運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和故障信號(hào)等)傳輸給上位機(jī)。 提升行程控制 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）PLC 系統(tǒng)軟件概述S7—300 PLC 所用編程軟件是 STEP 7，該軟件對(duì)于專用編程器(如PG720/720C、PG740 和 PG760)而言，是預(yù)先裝在里面的，同時(shí)它也可以作為個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC 機(jī))在 Windows 環(huán)境下的—個(gè)軟件包，但必須配備 MPI 卡或 PC/MPI 電纜。STEP 7 軟件具有如下功能：1. SIMATIC 管理器。集中管理有關(guān) SIMATIC S7 的所有工具軟件和數(shù)據(jù)。2. 符號(hào)編輯器。用于定義符號(hào)名稱，數(shù)據(jù)類型和全局變量的注釋。3. 硬件組態(tài)。用于自動(dòng)控制系統(tǒng)組態(tài)和為各模板進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。4. 通訊。用于定義 MPI 連接的自動(dòng)化組件之間時(shí)間中斷、循環(huán)數(shù)據(jù)傳送或者定義用 MPI 的數(shù)據(jù)傳輸。5. 信息功能。便于快速瀏覽 CPU 數(shù)據(jù)(CPU 版本、存儲(chǔ)容量、可用的 I/O 點(diǎn)數(shù)、最長(zhǎng)/最短/最后循環(huán)周期長(zhǎng)度)以及用戶程序在運(yùn)行中的故障原因。6. 標(biāo)準(zhǔn)化的編程語(yǔ)言：梯形圖(LAD)，語(yǔ)句表(STL)，控制系統(tǒng)流程圖(CSF)。STEFP 7 用文件形式管理用戶編寫的程序，并將這些程序及其所需數(shù)據(jù)在文件塊中編程，如果這些功能塊是子程序，可以通過調(diào)用語(yǔ)句將它們組成結(jié)構(gòu)化的用戶程序，STEP 7 軟件塊有如下幾種類型：1. 組織塊(OB)：控制程序的運(yùn)行。2. 功能塊(FB)：包含實(shí)際的用戶程序。3. 功能(FC)：包含常用功能的用戶程序。4. 數(shù)據(jù)塊(DB)：用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。5. 系統(tǒng)功能塊(SFB)：這種功能被集成到 CPU 的操作系統(tǒng)。6. 系統(tǒng)功能塊(SFC)：它也集成到 CPU 操作系統(tǒng)。7. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊(SDB)：CPU 操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)并包括各硬件模塊參數(shù)設(shè)置。（2）軟件配置STEP7 軟件將用戶程序指令存放于“塊”中，根據(jù)用戶程序要求，可用以下幾種類型的塊來(lái)存放程序指令：1) 組織塊(OB)，它可以提供 CPU 操作系統(tǒng)與用戶程序的接口。OB1 執(zhí)行用戶程序的循環(huán)處理，其他 OB 塊響應(yīng)特定事件和中斷；2) 功能塊(FB)，它是執(zhí)行時(shí)帶有即時(shí)數(shù)據(jù)的可多次調(diào)用的邏輯功能塊，用戶程序每次對(duì) FB 調(diào)用提供新參數(shù)；3) 功能塊(FC)，這種功能塊執(zhí)行時(shí)不需帶有即時(shí)數(shù)據(jù)塊，用戶對(duì) FC 的每次調(diào)用提供新的參數(shù)；由于 FC 塊處理數(shù)據(jù)的不同方法，一個(gè) FC 比 FB 需要的 CPU 處理開銷少。本系統(tǒng)中，我們選擇了三種 OB 塊：1）OB100 為加電啟動(dòng)組織塊，在該組織塊中，編制有關(guān)系統(tǒng)參數(shù)初始化指令及相關(guān)模塊的設(shè)置程序。該組織塊僅在系統(tǒng)加電啟動(dòng)后運(yùn)行—次，在以后的程序循環(huán)中不再執(zhí)行。系統(tǒng)啟動(dòng)程序流程圖如圖 4—2 所示。圖 4—2 系統(tǒng)啟動(dòng)程序 0B100 流程圖2）OB1 為循環(huán)運(yùn)行組織塊，也即用戶主程序部分，程序框圖如圖 4—3 所示。在 OBl中可以調(diào)用其他用戶功能塊和系統(tǒng)功能塊，如 SFB、SFC、FB、FC 等。根據(jù)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)程序的原則，將能完成某些特定功能的程序事先編制成可以重復(fù)調(diào)用的 FB、FC 功能塊形式，然后在 OB1 中執(zhí)行相關(guān)調(diào)用。這樣程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清晰、功能明確，編制和調(diào)試都很方便。圖 4—3 主程序 OB1 程序框圖3）OB35 為循環(huán)時(shí)間中斷組織塊，循環(huán)時(shí)間值為 0～60 s，根據(jù)用戶需要可進(jìn)行任意設(shè)置。在用戶中斷程序中，根據(jù)各種邏輯關(guān)系和實(shí)際提升速度以及實(shí)際提升行程值，進(jìn)行有關(guān)邏輯判斷及數(shù)據(jù)處理，給出提升機(jī)運(yùn)行速度給定信號(hào)和各種行程控制信號(hào)。當(dāng) PLC 接收到來(lái)自傳感器、接近開關(guān)或變頻器故障等外部控制信號(hào)時(shí)，PLC 控制程序轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理程序處，完成超速保護(hù)、過卷、過載、松繩等保護(hù)及提升機(jī)位置、速度監(jiān)控度頻器故障監(jiān)控竿當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)可轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理模塊迸行故障處理，并通過報(bào)警回路報(bào)警或安全回路實(shí)現(xiàn)抱閘停車保護(hù)。中斷程序流程圖如圖 4—4 所示。圖 4—4 中斷程序 OB35 流程圖對(duì)于其他一些需重復(fù)調(diào)用的程序塊則都編制成功能塊(FB 或 FC)，在組織塊中執(zhí)行相關(guān)調(diào)用，例如：速度監(jiān)視功能塊、行程計(jì)算功能塊、模擬量處理功能塊、S 形速度給定曲線產(chǎn)生功能塊、連續(xù)速度保護(hù)包絡(luò)線產(chǎn)生功能塊、故障監(jiān)視功能塊以及停車用功能塊等。 提升機(jī) PLC 操作保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 操作保護(hù)系統(tǒng)硬件配置選用西門子 PLC S7—300，由其構(gòu)成提升機(jī) PLC 操作保護(hù)硬件系統(tǒng)。如圖 4—5 所示。圖 4—5 操作保護(hù) PLC S7—300 硬件配置電源模塊將 120 V 或 220 V AC 交流電壓轉(zhuǎn)換成 24V DC 直流電壓為其他模塊供電；CPU 模塊用于控制總線上模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸并執(zhí)行用戶程序；輸出模塊用于將 S7—300 內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)所要求的外部信號(hào)電平，輸出提升機(jī)系統(tǒng)控制指令；輸入模塊用于將提升系統(tǒng)送來(lái)的外部數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成 S7—300 內(nèi)部信號(hào)電平；A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將控制系統(tǒng)送來(lái)的外部模擬信號(hào)(如電壓、電流、速度、溫度、壓力等)轉(zhuǎn)換成 S7—300 內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)；通信模塊用于與上位機(jī)通信，將信息(如提升行程、速皮、各種運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)和故障信號(hào)等)傳輸給上位機(jī)；D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬信號(hào)，用于控制液壓制動(dòng)部分可調(diào)閘；計(jì)數(shù)模塊共兩塊，分別用于對(duì)導(dǎo)向輪的軸編碼器和主滾筒上的軸編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)。 操作保護(hù)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 西門子 S7—300 是將用戶程序存放于已編制好的“軟件模塊”中，它的軟件模塊有以下幾種類型： (1) 組織塊 (OB)。它提供 CPU 操作系統(tǒng)與用戶程序的接口。OBl 執(zhí)行用戶程序的循環(huán)處理，其他 OB 塊響應(yīng)特定事件和中斷。 (2) 功能塊(FB)。它是執(zhí)行時(shí)必須帶有即時(shí)數(shù)據(jù)塊的可多次調(diào)用的邏輯功能塊，用戶程序每次對(duì) FB 調(diào)用提供新參數(shù)。 (3) 功能塊(FC)。這種功能塊執(zhí)行時(shí)不需帶有即時(shí)數(shù)據(jù)塊，用戶對(duì) FC 的每次調(diào)用提供新的參數(shù)。 (4) 數(shù)據(jù)塊 (DB)。在 PLC 存儲(chǔ)器內(nèi)開辟—個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，存放各種不同類型的數(shù)據(jù)。 根據(jù)提升機(jī)操作保護(hù)系統(tǒng)的功能要求，用戶程序可選擇OB100、OBOB35 、FCl、FC0、FC FC9FC92 、FC9FC9FC 95 和 FC114以及 DBDB2等軟件模塊構(gòu)成，其中： (1) FC0、FC1 、DBl、DB2 四個(gè)子程序塊用用來(lái)完成計(jì)數(shù)模塊的脈沖計(jì)數(shù)任務(wù)，并將相關(guān)計(jì)數(shù)值存放在 DBl 和 DB2 中，實(shí)現(xiàn) CPU 模塊和計(jì)數(shù)模塊之間數(shù)據(jù)傳輸。 (2) FC5 子程序塊用來(lái)對(duì)輸入到 PLC 的操作信號(hào)和運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行邏輯處理及閉鎖，產(chǎn)生提升系統(tǒng)各部分的控制指令。 (3) FC9l 子程序塊用來(lái)對(duì)輸入到 PLC 的模擬量進(jìn)行處理，模擬量包括：主電機(jī)電流、測(cè)速機(jī)速度、軸承溫度、變壓器溫度、主電機(jī)溫度、液壓站油壓及提升載荷。 (4) FC9FC9FC9FC95 子程序塊對(duì)輸入到 PLC 的故障保護(hù)信號(hào)進(jìn)行處理。依次分別處理立即施閘類故障、電氣制動(dòng)施閘類故障、提升終了施閘類故障、報(bào)警類故障。 (5) FCl44 子程序塊生成 PLC 內(nèi)部安全回路，輸出立即施間、電氣制動(dòng)施閘、提升終了施間及報(bào)警以及液壓站二級(jí)制動(dòng)控制信號(hào)。 (6) OB100 為 PLC 加電啟動(dòng)組織塊，可編制有關(guān)系統(tǒng)參數(shù)初姑化指令及相關(guān)模塊的設(shè)置程序。該組織塊僅在系統(tǒng)加電啟動(dòng)后運(yùn)行一次，在以后的程序循環(huán)中不再執(zhí)行。OB100 程序流程圖如圖 4—6 所示。圖 4—6 系統(tǒng)啟動(dòng)程序 OB100 流程圖 (7) OBl 為循環(huán)運(yùn)行組織塊，即用戶主程序部分，程序圖如圖 4—7 所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則，將能夠完成某些特定功能的程序事先編制成可重復(fù)調(diào)用的 FC 功能塊形式，然后在 OBl 中執(zhí)行相關(guān)的調(diào)用。這樣的程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)清晰、功能明確，編制和調(diào)試都很方便。 (8) OB35 為定時(shí)中斷組織塊，主要是根據(jù)計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)值，計(jì)算出提升機(jī)的運(yùn)行