【正文】 14溫度變送器KW200A（G）200HZ1000HZ永普自動化公司2974016風速傳感器CW1200HZ1000HZ煤科院重慶分院398346低濃瓦斯傳感器KDJ1C200HZ1000HZ撫順安儀廠1994242智能開停傳感器RS4853 硬件電路設計 系統(tǒng)框圖本設計是以PLC為核心的微機系統(tǒng)，共有四塊印刷板：主板、顯示板、電阻板和通訊板，為減小分站體積，采用盡可能緊湊的方式連接成一體的結(jié)構(gòu)。分述如下：1) 使用輸入濾波器，將干擾信號濾除。 系抗干擾措施 傳輸系統(tǒng)抗干擾措施傳輸系統(tǒng)一般采用以下抗干擾措施：1) 用雙絞信號線，抑制共模干擾；2) 端均采用光電隔離式電磁隔離；3) 意傳輸線路與其它線路分開敷設；4) ，誤碼重發(fā)(二次重發(fā))，延時，容錯技術等。在查出短路原因并處理后，換上備用的熔絲管。分站及電控箱的故障及其處理方法如表22：表22 故障及其處理方法故障現(xiàn)象故障原因處理方法分站中的某一個模擬量或開關量無輸出，輸入引線接法有誤，檢查接線分站中的模擬量或開關量全無輸出分站中的模擬量或開關量信號正常，但分站無輸出分站內(nèi)的信號輸出正常，但地面無信號分站不能上電，重新接線。若所以接在系統(tǒng)上的分站都不正常，應檢查中心站的主機 傳輸接口及傳輸電纜是否有故障；若某一部分的分站工作不正常，則應檢查這些分站，以及相應的電控箱和傳輸電纜有無故障。類似地，從主站來的數(shù)據(jù)存儲在S7200CPU中的變量存儲器內(nèi)，并可移到其它數(shù)據(jù)區(qū)。一種為ProfibusDP方式，最后一種方式是自由口通信方式(Freeport)。這些特點在目前的控制領域都具有十分重要的實用價值，如進行充分開發(fā)和利用，并結(jié)合小型PLC價廉的優(yōu)勢，則完全有可能在有限的費用范圍內(nèi)大大提高控制系統(tǒng)的性能和檔次。另外，S720OPLC尋址方式很自由，模擬電位器則提供一個變量，通過用戶程序?qū)崿F(xiàn)各種各樣的功能，如:定時器的預置值，模擬量的濾波時間，PWM輸出的占空比，PID調(diào)節(jié)的積分時間等。對于沒有集成實時時鐘的CPU221，CPU222，還有一款時鐘卡供用戶選擇。當需要裝載程序時，只需將已存人程序的存儲卡插入PLC后再上電，幾秒鐘后斷電并把存儲卡拔下，存儲卡上的程序就自動裝入PLC，這一功能為進行批量生產(chǎn)，產(chǎn)品維護或者更新程序提供了很大的方便。該程序器卡是一個EEPROM存儲器，是存放用戶程序的附件。響應時間10哪，模數(shù)轉(zhuǎn)換時間25μs，分辨率12位+符號位。相對PLC進行編、調(diào)、控和構(gòu)成通訊網(wǎng)。在自由口方式下，協(xié)議開放，可以連接任何有通訊能力的設備，如:變頻器，打印機，個人計算機等等。在PPI方式下，可以連接支持PPI協(xié)議的設備，構(gòu)成多達31個主站的通訊網(wǎng)絡，硬件連接和軟件組態(tài)都十分方便。通訊口有PPI方式、MPI方式和自由口方式3種。3) 強大的通訊功能S72OOPLC新CPU系列通訊能力與一般小型PLC相比非常突出。輸出速率可達20kHz。CPU上集成有高速脈沖輸出功能。CPU上集成的高速計數(shù)器可計數(shù)速率為30kHz。因此所有程序和數(shù)據(jù)都無需用鋰電池進行掉電保護，既使是存放在RAM中的臨時數(shù)據(jù)，在突然意外掉電時，也有超級電容供電，對其停電那一時刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行保護，最長保持時間為IOOh。S7200的功能特性:1) 程序和數(shù)據(jù)的免維護S7200系列PLC的用戶程序和全部數(shù)據(jù)都可存放在EEPROM中，永不丟失?！”?1 CPU244的技術參數(shù)技術參數(shù)說明本機數(shù)字輸入14路數(shù)字量輸入本機數(shù)字輸出10路數(shù)字量輸出高速計數(shù)器（32位值）6個高速計數(shù)器脈沖輸出2個，20kHz脈沖速率模擬電位器1個，8位分辨率時間中斷2個，1ms分辨率邊沿中斷4個上升沿和/或4個下降沿可選擇的輸入濾波器時間7個， 西門子S7200D的簡介CPU22X系列PLC硬件的組成形式，連接方式與4年前面世的S7200第一代產(chǎn)品CPU21X系列(CPU212，CPU214，CPU216)基本相同，與其他品牌的PLC也基本相似。S7200系列的PLC，由于其具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格及強大的命令，使得S7200系列可以近乎完美的滿足小規(guī)模的控制要求。PLC廠家提供了指令豐富、功能強大的開發(fā)環(huán)境，使得系統(tǒng)設計容易實現(xiàn)，且有各種調(diào)試手段用于滿足生產(chǎn)的需要。采用PLC控制，極大減少了控制柜的占地面積以及連線工作量，這對新設計，特別是改造工程克服場地限制非常有利；此外，還可以外界終端在線監(jiān)控PLC程序的運行或采用工業(yè)監(jiān)控軟件再現(xiàn)現(xiàn)場，這為調(diào)試、維護、故障查找最大限度的提供了有力手段和工具，減小系統(tǒng)投入、檢修的周期。這主要受益于處理器內(nèi)部軟繼電器的設計，以軟繼電器取代硬接點的技術是PLC控制系統(tǒng)取代繼電器控制系統(tǒng)的關鍵所在。與繼電器控制相比，PLC幾乎己經(jīng)不再受繼電器數(shù)量及其所帶輔助觸點的限制。1969年，美國數(shù)字設備公司(DEC)根據(jù)通用汽車公司的要求，研制出了世界第一臺PLC，并應用在通用汽車公司生產(chǎn)線上獲得成功。主要功能如下:邏輯運算、計時及計數(shù)、四則運算(包括加、減、乘、除運算)、矩陣運算、函數(shù)運算、步進控制、中斷控制、定位控制、PID控制、高數(shù)計數(shù)控制、排序及查表、監(jiān)控和容錯、自診斷及報警、高級語言編程及報帶、比例、積分、微分功能、跳轉(zhuǎn)、1/0強制、A/D， D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換(如BIN/BCD， BCD/BIN等)、數(shù)據(jù)比較和傳送、通訊及聯(lián)網(wǎng)、人機對話。編程器是PLC的重要的外圍設備，也是重要的“人一機”接口裝置。7) 編程器程序編制確定了PLC的功能，程序的輸入是在編程器上實現(xiàn)的。當一個中心單元的1/O不能滿足要求時，就需要使用擴展接口對I/O系統(tǒng)進行擴展。所有這些模塊都帶有自身的處理器系統(tǒng)，我們稱之為智能模塊。5) 智能如為了滿足更加復雜的控制的需要，PLC配有許多智能UO。當與計算機相連時，可組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)過程控制、數(shù)據(jù)采集等功能。當與打印機相連時，可將系統(tǒng)參數(shù)、過程信息等輸出打印:當與監(jiān)視器相連時，可將過程動、靜圖像顯示出來。4) 通訊接口PLC配有各種類型的通訊接口，可實現(xiàn)“人廠機”或“機一機，之間的對話。模擬量輸入接口的任務是將外部過程的模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC的內(nèi)部數(shù)字信號。數(shù)字量輸入接口的任務是腸外部過程信號轉(zhuǎn)換成PLC的內(nèi)部電平信號。它包括數(shù)字量拍接口和模擬量。當用戶程序量較大時，可對用戶存儲器進行擴展。PLC的用戶存儲器的存儲容量通常以字(16伽字、32伽字)或字節(jié)(8位)為單位來表示。前者用于存放操作系統(tǒng)、監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序、命令解釋及功能子程序的調(diào)用管理程序、系統(tǒng)參數(shù)等。再根據(jù)輸出狀態(tài)表的位狀態(tài)和數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能。它采用掃描的方式接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)表或寄存器中，同時可診斷電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)以及編程過程的語法錯誤。1) 中央處理A(CPU)中央處理器(CPU)是PLC控制系統(tǒng)的核心，它由處理器、電源及存儲器三部分組成。此外，它與普通計算機一樣也具有中央處理器(CPU)、存儲器、v0接口以及外圍設備等?？删幊绦蚩刂破?PLC)也可以看成是一種計算機?，F(xiàn)代PLC在保留了繼電器系統(tǒng)最根本的特點基礎上，越來越靠近計算機。PLC及有關設備均應與其它下業(yè)控制裝置構(gòu)成一體，并應按照易于擴展其功能的原則設計。它與CAD/CAM及機器人技術已成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱.可編程序控制器是一種數(shù)字式運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下使用而設計。 可編程序控制器(PLC)及其結(jié)構(gòu)可編程序控制器(PLC)是以微處理器為核心，綜合了計算機技術，自動控制技術以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊技術，為設備控制以及實現(xiàn)過程自動化提供了重要手段。對于復雜的生產(chǎn)工藝，為了實現(xiàn)邏輯聯(lián)鎖要求，將要使用成百上千個繼電器，伴之而來的是繁雜的電氣線路連接，給工程設計、工藝及生產(chǎn)維護帶來困難。，使其在國民經(jīng)濟的各個部門得到廣泛應用，用以完成對生產(chǎn)機械的邏輯關系控制。 PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的發(fā)展可以分為兩個源流:一是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)汾為過程控制和邏輯控制?，F(xiàn)將PLC的特點簡單介紹一下。環(huán)境溫度： 5~+40攝氏度；環(huán)境相對濕度：〈=96%；大氣壓力： （80110）Kpa；周圍無嚴重滴水和濺水場合。 頻率量輸入檢測精度：+%1（不包括傳感器自身精度）總線通訊為1200波特率或2400波特率；智能開停傳感器信號輸入為：9600波特率。8路輸出：8個觸電型開關量輸出。 技術參數(shù) 分站容量 16路輸入：200HZ1000HZ頻率信號或電流型或觸電型開關量輸入信號。以上傳感器的開發(fā)和應用基本滿足了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控的需要，但國產(chǎn)傳感器在使用壽命、調(diào)校周期、穩(wěn)定性和可靠性方面與國外同類產(chǎn)品相比還有一定差距，某些傳感器（如瓦斯傳感器）的穩(wěn)定性還不能滿足用戶的需要。 系統(tǒng)配接的各種傳感器控制器傳感器的穩(wěn)定性和可靠性是煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能正確反映被測環(huán)境和設備參數(shù)的關鍵技術和產(chǎn)品。 局域網(wǎng)絡本系統(tǒng)利用Web GIS技術使得大到省煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、礦業(yè)集團公司所轄各礦井分布位置，小到各礦采區(qū)工作面實際尺寸及設備實際使用位置，以任意無級縮小或無級放大圖形的形式達到圖形和數(shù)據(jù)的無縫集成和瀏覽；提供完備的安全監(jiān)測與安全信息管理和監(jiān)管功能；建立煤礦基礎數(shù)據(jù)庫、對主要圖紙（通風系統(tǒng)圖、采掘工程平面圖、井下運輸系統(tǒng)、抽排水管路系統(tǒng)圖、電氣系統(tǒng)布線圖等）實現(xiàn)動態(tài)瀏覽；實現(xiàn)安全信息的共享和設備隱患排查；安全信息的網(wǎng)上公開（公司內(nèi)部）；安全隱患排查及信息發(fā)布（如對各礦下達整改通知）等。提供了完善的用戶及權(quán)限管理，保障數(shù)據(jù)的安全，面向用戶提供個性化服務。并采用國際通用的TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)局域網(wǎng)絡終端與中心站之間實時通信和實時數(shù)據(jù)查詢。中心站可設調(diào)試電話主機一臺與傳輸接口相連，可配3～5個電話副機，電話副機可隨身攜帶，需通電話時插入電話插孔即可與地面通話，分站、接線盒、傳感器等設備上都設有電話插孔，因而可實現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)的聯(lián)絡通信，為整個監(jiān)測系統(tǒng)的檢修調(diào)試提供了極大的方便。 生產(chǎn)監(jiān)控：主要監(jiān)控井上、下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種生產(chǎn)參數(shù)和重要設備的運行狀態(tài)參數(shù)，如煤倉煤位、水倉水位、供電電壓、供電電流、功率等模擬量；水泵、提升機、局扇、主扇、膠帶機、采煤機、開關、磁力起動器運行狀態(tài)和參數(shù)等。它由主板、顯示板、電阻板和通訊板，為減小分站體積，采用盡可能緊湊的方式連接成一體的結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)中心站 系統(tǒng)提供了全面的監(jiān)控能力，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的智能分析，提供了完整的專家決策解決方案。本設計的井下分站系統(tǒng)是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，負責接受傳感器信號并將其經(jīng)過處理后送往地面中心站，地面中心站接收到信號后進行相應的處理，在對分站進行相應的控制，如斷電、報警等。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)是將計算機網(wǎng)絡、礦井安全和生產(chǎn)實時監(jiān)測、電力監(jiān)測、工作面綜合監(jiān)測等系統(tǒng)綜合在一起，形成一個完整的、實用的礦井監(jiān)控系統(tǒng)。其主要由監(jiān)測終端、監(jiān)控中心站、通信接口裝置、井下分站、傳感器組成。 5) 采用高可靠性、及最新的傳感器?？煞奖愕馗髅旱V的實際需求，選擇相應的模塊進行配置，組成完整的系統(tǒng)。 4) 系統(tǒng)軟件采用模塊化管理，通過一體化平臺框架進行集成?？筛鶕?jù)各煤礦的實際情況進行拆分和集成，選擇不同的傳感器和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。 設計特點1) 系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了監(jiān)測監(jiān)控，而且能根據(jù)被監(jiān)測環(huán)境地點的參數(shù)進行有效的危險性判別、分析和提出專家決策方案。 控制內(nèi)容要求能在判斷有事故發(fā)生后能夠及時報警并將數(shù)據(jù)傳送給中心站，接收中心站的指令。分站本身是個智能型的裝置，它除受中心站控制之外，其本身也能完成相應的采集數(shù)據(jù)和控制功能，也可以稱為一個子系統(tǒng)。2 系統(tǒng)的整體基本狀況 井下分站在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中的作用分站是監(jiān)測系統(tǒng)的獨立單元，負責接受中心站的各種指令，并根據(jù)中心站定義及所采集的模擬量值的大小和開關量的狀態(tài)，可自行實施對外控制，對開關量的采集具有記時累加和記次累加的功能。4) 載體催化元件制作工藝水低，元件一致性差。3) 抗中毒性能差；反復作用的結(jié)果造成零點漂移并使其催化性能下降，抗高濃沖擊性能差是造成元件使用壽命低、穩(wěn)定性差的主要原因。1) 抗高濃沖擊性能差。 主要問題是： 傳感器等質(zhì)量不過關與監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配接的甲烷傳感器已成為礦井瓦斯綜合治理和災害預測的關鍵技術裝備，并越來越受到使用單位和研究