【正文】 這樣的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)清晰、功能明確，編制和調(diào)試都很方便。圖 4—6 系統(tǒng)啟動程序 OB100 流程圖 (7) OBl 為循環(huán)運行組織塊，即用戶主程序部分，程序圖如圖 4—7 所示。該組織塊僅在系統(tǒng)加電啟動后運行一次，在以后的程序循環(huán)中不再執(zhí)行。 (5) FCl44 子程序塊生成 PLC 內(nèi)部安全回路，輸出立即施間、電氣制動施閘、提升終了施間及報警以及液壓站二級制動控制信號。 (4) FC9FC9FC9FC95 子程序塊對輸入到 PLC 的故障保護(hù)信號進(jìn)行處理。 (2) FC5 子程序塊用來對輸入到 PLC 的操作信號和運行狀態(tài)信號進(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。在 PLC 存儲器內(nèi)開辟—個存儲區(qū)，存放各種不同類型的數(shù)據(jù)。這種功能塊執(zhí)行時不需帶有即時數(shù)據(jù)塊，用戶對 FC 的每次調(diào)用提供新的參數(shù)。它是執(zhí)行時必須帶有即時數(shù)據(jù)塊的可多次調(diào)用的邏輯功能塊，用戶程序每次對 FB 調(diào)用提供新參數(shù)。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。 操作保護(hù)系統(tǒng)軟件設(shè)計 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)。如圖 4—5 所示。圖 4—4 中斷程序 OB35 流程圖對于其他一些需重復(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。當(dāng) PLC 接收到來自傳感器、接近開關(guān)或變頻器故障等外部控制信號時，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)時可轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理模塊迸行故障處理，并通過報警回路報警或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護(hù)。圖 4—3 主程序 OB1 程序框圖3）OB35 為循環(huán)時間中斷組織塊，循環(huán)時間值為 0～60 s，根據(jù)用戶需要可進(jìn)行任意設(shè)置。根據(jù)結(jié)構(gòu)化設(shè)計程序的原則，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。圖 4—2 系統(tǒng)啟動程序 0B100 流程圖2）OB1 為循環(huán)運行組織塊，也即用戶主程序部分，程序框圖如圖 4—3 所示。該組織塊僅在系統(tǒng)加電啟動后運行—次，在以后的程序循環(huán)中不再執(zhí)行。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)行時帶有即時數(shù)據(jù)的可多次調(diào)用的邏輯功能塊，用戶程序每次對 FB 調(diào)用提供新參數(shù)；3) 功能塊(FC)，這種功能塊執(zhí)行時不需帶有即時數(shù)據(jù)塊，用戶對 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 FC 比 FB 需要的 CPU 處理開銷少。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。5. 系統(tǒng)功能塊(SFB)：這種功能被集成到 CPU 的操作系統(tǒng)。3. 功能(FC)：包含常用功能的用戶程序。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)：控制程序的運行。便于快速瀏覽 CPU 數(shù)據(jù)(CPU 版本、存儲容量、可用的 I/O 點數(shù)、最長/最短/最后循環(huán)周期長度)以及用戶程序在運行中的故障原因。用于定義 MPI 連接的自動化組件之間時間中斷、循環(huán)數(shù)據(jù)傳送或者定義用 MPI 的數(shù)據(jù)傳輸。用于自動控制系統(tǒng)組態(tài)和為各模板進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。用于定義符號名稱，數(shù)據(jù)類型和全局變量的注釋。集中管理有關(guān) SIMATIC S7 的所有工具軟件和數(shù)據(jù)。 提升行程控制 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計（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，同時它也可以作為個人計算機(PC 機)在 Windows 環(huán)境下的—個軟件包，但必須配備 MPI 卡或 PC/MPI 電纜。CPU 可讀取來自計數(shù)模塊的計數(shù)值，同時也可對計數(shù)模塊的計數(shù)方式進(jìn)行控制。(6)FM350 高速計數(shù)模塊 對來自軸編碼器的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)和處理，以指示提升容器的實際位置和速度，繼而進(jìn)行位置閉環(huán)控制。(4)開關(guān)量輸出模塊 SM322將 S7—300 內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成所要求的外部信號電壓，其輸出 16 路繼電器接點，大部分是故障輸出接點，包括軟過卷、錯向、滑繩、等速段超速、減速段超速、軸編碼器故障、測速機故障、井簡開關(guān)故障、PLC 故障等。(3)開關(guān)量輸入模塊 SM321將外部開關(guān)接點信號轉(zhuǎn)換成 S7—300 內(nèi)部信號電平，其輸人點數(shù)為 32 路，工作電壓為 24VDC。(2)CPU314 模塊作為中央處理單元，用于輸入信號狀態(tài)，處理控制程序及控制信號的輸出，該模塊具有豐富的邏輯運算指令和算術(shù)功能，可以滿足對處理速度有快速要求的場合。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 時為 2 A，230 V 時為 1 A，啟動電流可達(dá) 45A。其中一個軸編碼器裝在提升機的驅(qū)動輪上，另一個軸編碼器裝在提升機的導(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計數(shù)模塊 FM350 和通信模塊 CP340，如圖 4—1 所示。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、處理并計算出位移量,輸出速度給定信號。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。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、給煤機、帶式輸送機、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、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。 輔助系統(tǒng) PLC 控制提升機輔助系統(tǒng)包括提升信號系統(tǒng)、原煤裝、卸載系統(tǒng)以及罐籠操車系統(tǒng)。為了提高 PLC 工作的可靠性，應(yīng)在軟件設(shè)計方面采取適當(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，能很快查出故障部位并將故障限制在局部。為液壓制動系統(tǒng)中的可調(diào)閘 KT 提供控制電源信號。 PLC 控制液壓制動系統(tǒng)液壓制動系統(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，對液壓制動系統(tǒng)實施保護(hù)。2．開車條件閉鎖程序如下所示：圖 3—14 開車條件閉鎖其中， “KCJT”表示“開車條件” ， “CZTJT”表示“急?！?。1．防忽然反向閉鎖程序如下所示：圖 3—13 防忽然反向閉鎖其中, “ QJDSA”“ZXTC” 分別表示“提 S 勾” “N 勾停車” ；“HJDSA” “FXTC” 分別表示“提 N 勾” “S 勾停車” 。 PLC 中的部分閉鎖可實現(xiàn)的閉鎖有防突然反向閉鎖、開車條件閉鎖、箕斗提升選擇閉鎖等。(9)速度調(diào)節(jié)器解鎖監(jiān)視。(8) 停車監(jiān)視。(7)離站監(jiān)視。(6) 方向監(jiān)視。測速機輸出電壓的大小即代表了提升機的運行速度，而編碼器發(fā)出的是數(shù)字量的脈沖信號，脈沖信號的頻率代表著提升機運行的實際速度，因此將測速機發(fā)出的模擬電壓信號，再經(jīng)過相應(yīng)處理輸入計算機，就可經(jīng)軟件實現(xiàn)這兩者速度信號的相互比較和監(jiān)視。如果程序檢測到編碼器故障信號，則發(fā)出報管并進(jìn)入電氣制動，最后停車檢查。軸編碼器是否正常工作對整個行程控制系統(tǒng)的正常運行有著至關(guān)重要的作用，因此必須對軸編碼器實行監(jiān)視。除了上述包絡(luò)線對減速段進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視外，還可以在井筒某些固定的位置上進(jìn)行定點速度監(jiān)視，即可實現(xiàn)點對點監(jiān)視的功能。在等速段，實測速度若超出最大速度 Vm 的 15％，則給出等速段超速信號，并且進(jìn)入電氣制動；在減速段不斷將實際速度和由減速行程距離計算出來的連續(xù)速度保護(hù)包絡(luò)線相比較。即如果這兩者之間的脈沖值相差超出一定范圍，則輸出鋼絲繩滑動的故障信息，并且同時進(jìn)入電氣制動狀態(tài)。(2) 鋼絲繩滑動監(jiān)視。過卷監(jiān)視的信息來源于兩個方面：一是硬過卷，也就是井筒開關(guān)過卷；二是軟過卷，即行程控制系統(tǒng)根據(jù)絞車行程脈沖計算出來的行程值和提升高度值相比較，超出實際提升高度就認(rèn)為是過卷，并且同時發(fā)出絞車過卷信號。 故障保護(hù)在 PLC 中的實現(xiàn)提升過程監(jiān)視,最重要的是提升行程終端的監(jiān)視，即減速段超速和過卷監(jiān)視，以及等速段超速監(jiān)視，實現(xiàn)方式多為 PLC 構(gòu)成的電子式裝置外加井筒開關(guān)。KDl5KDl66 、KDl67 、KDl52 是外部帶的中間繼電器，KDl57 表示立即施閘類故障， KDl66 表示提升終了施閘類故障，KDl67 表示電氣制動類故障，KDl52 表示報警類故障。如圖 3—12 所示。圖 3—11 繼電器安全回路 PLC 安全回路PLC 將輸入的保護(hù)信號分為四類：立即施閘類故障、提升終了施閘類故障、電氣制動類故障、報警類故障。由上圖可以看出, 安全回路還有“ 行程 PLC 故障” 信號, 它來自于 PLC 系統(tǒng), 主要對提升機運行狀態(tài)進(jìn)行行程監(jiān)控。安全繼電器 D805 輸出點接人 PLC 安全回路, 繼電器線圈失電后, 斷開 PLC 安全回路。安全繼電器 D803 輸出點接人提升機控制回路, 繼電器線圈失電時, 封鎖主令和可調(diào)閘輸出, 可調(diào)閘輸出封鎖后, 輸出值變?yōu)?0mA, 液壓站的電磁閥動作, 抱閘停車。圖 3—10 雙線制提升機安全保護(hù)回路 繼電器安全回路圖所示為立即施閘類的故障的快速開關(guān)跳閘的繼電器安全直動回路。 對于一些需要立即施閘停車的重事故信號，比如傳動回路故障、快速開關(guān)跳閘、高壓跳閘、提升容器過卷、超速等等，接入繼電器安全回路。系統(tǒng)復(fù)雜。應(yīng)該在盡量堅持多樣化原則的基礎(chǔ)上,采用另外一套控制器來確保提升的安全。主控 PLC 還將軸編碼器信號經(jīng)軟件計算后處理成罐籠在井筒中的位置和在線速度, 進(jìn)行后備位置、速度保護(hù)。來自提升機各部分的保護(hù)信號分為立即施閘、井口施閘、電氣制動和報瞥類。安全回路應(yīng)具有完善的故障監(jiān)視功能,使無論是提升機還是安全回路本身出現(xiàn)故障時,都能確保實施安全制動。如開車過程中安全門打開、調(diào)零電機故障等； ③緊急停車,即立即進(jìn)行電氣和機械制動,停車后系統(tǒng)閉鎖。一般來說,提升機的故障處理方式有 3 種： ①故障信號預(yù)報。礦井提升機后備保護(hù)器主要是對電動機、卷揚機和相關(guān)的機構(gòu)進(jìn)行檢測，以達(dá)到監(jiān)視箕斗運行方向、速度和位置的目的；通過傳感器等檢測元件的反饋，利用 PLC 強大的邏輯控制、數(shù)據(jù)處理和通信能力實施控制處理、驅(qū)動外設(shè)，以達(dá)到控制目的；利用觸摸屏或組態(tài)軟件與 PLC 進(jìn)行組態(tài)，實現(xiàn)操作、顯示運行狀態(tài)和人機數(shù)據(jù)交互等功能。由于 PLC 可靠性高、硬件功能軟件化，能克服早期的由繼電器、模擬電子電路和不可編程的數(shù)字電子電路構(gòu)成的提升機操作保護(hù)系統(tǒng)線路復(fù)雜、故障點多、可靠性低、穩(wěn)定性差等的缺點。 保護(hù)系統(tǒng) PLC 控制提升機操作保護(hù)系統(tǒng)主要是完成邏輯操作控制以及故障安全保護(hù)兩個方面的任務(wù)，來自提升系統(tǒng)各部分運行狀態(tài)、運行參數(shù)及操作信號、保護(hù)信號引入到操作保護(hù)系統(tǒng)中。還有就是采用 S 形速度圖，對電樞電流變化率進(jìn)行了限制，有利于晶閘管整流元件的保護(hù)，對于晶閘管整流元件來說都有允許最大電流變化率的限制，當(dāng)實際電流變化率超過其限制時，會由于熱損耗功率太大造成晶閘管元件損壞。其次，采用 S 形速度圖時，加速度的變化是連續(xù)的，相應(yīng)的拖動力也是連續(xù)變化的，減少了鋼絲繩的動應(yīng)力，緩和了鋼絲繩的受力情況，消除了提升系統(tǒng)沖擊，減少了振動。使行程計算機在提升機勻速運行段進(jìn)入減速行程之前，根據(jù)該算法預(yù)先計算出 、 、 ( 分別為與 相對應(yīng)的行程)，也就是求出了實際減速點的位置。下面就 Vm 值變化分析給出校正方案。此外，其他一些因素，如減速點、加減速度及其變化率以及爬行點位置、爬行速度等任何變化都會引起運行曲線的變化，因而實際 S 形速度給定是以上一些因素的函數(shù)。用軟件實現(xiàn) S 形速度曲線，其參數(shù)不隨外界變化，而且可以任意修改，以達(dá)到頂期的加速度變化率，采用抗擾能力強的工業(yè)性計算機，可使系統(tǒng)可靠工作，而且?guī)缀醪恍枰S護(hù)。并且通過修改有關(guān)提升控制參數(shù)，無論是加速啟動段，還是減速制動段，也無論是單層運行還是多層運行，都可以產(chǎn)生所期望的速度給定曲線。究其原因，主要是這種折線形速度圖的速度過渡不平滑，在速度的變化轉(zhuǎn)折處加速度變化率過大而造成的。梯形速度圖是我國提升機運行中廣泛采用的一種速度圖，具有代表性的如圖 3—6 所示。2m/Vat??減～ 時間段間隔：2t4saVtm5/2124??～ 段內(nèi)行程 ：4t24s? m/s～ 段內(nèi)行程 ：1t3= m43s???減～ 時間段間隔：1t2= s1312/VSt減速點到停車點所用時間： s??4將時間方式速度圖和行程方式速度