基于4台通风机的PLC逻辑量控制矿井通风系统.pdf

2 0 1 7 年1 1 月上 M e c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E q u i p m e n t M a n a g e n t 匝噩譬翟弱一8 9 基于 4台通风机的 P L C逻辑量控制矿井通风 系统 方 小 明 ．王劝 江苏安全技术职业学院 ， 江苏徐州2 2 1 0 1 1 摘 要 逻辑量控制 的 目的 ， 是根据逻 辑量的 当前的输入组合与原 来的输入 顺序 ， 使 P L C 产生相应 的逻 辑量输 出． 以使 系统 能按 一定 顺序 工作。逻辑量控制 中研究的变量可以是 开关量， 它是研究触点 电路及控 制的重要 工具 ， 也是进 一步研 究 P L C梯形 图逻辑量控制的 基 础 。 关键词 逻辑量 ； 控制 ； 简化 ； 整合 中图分类号 T E 9 3 3 文献标 志码 A 文章编号 1 6 7 2 3 8 7 2 2 0 1 7 2 1 0 0 8 9 0 2 逻辑量 只取值 ， 0或 1 ， O N或 O F F的量 。控制是 指根 据 自己的 目的 ，通 过一定 的手段使 系统按照某 一确定 的 方式运行 。如果表 达这个作 用 行为 和过程 及 系统状 态 用 的是逻辑量 ， 则这个控 制即为逻辑量控制 。 1 触点 电路的逻辑 触点的基本运算有两种 ， 一种是 “ 加 ” ， 也 叫或 ， 和触点 的并联相对应 ； 另一种是 “ 乘 ” ， 也 叫与 ， 和触点 的串联 相对 应 。由此 可 以继续 引深 ， 触 点并联后 的串联 ， 可用 和项 的 乘 积表示 触点串联后 的并联 ， 可用乘积项 的和表示【 ” 。这 和普通代 数是一致和相 同的。 2 触点 电路的标准化 从 电路的工艺和使用上 出发 ， 触点 电路应标准化 。使 用 P L C的指令也存 在着这个问题 。通过对 P L C程序逻辑 的设计经 验的分 析 ， 标准化的触点 电路有两种形式 1 先加后乘 的逻辑 即触点 电路先并后 串 此逻 辑表达式 即为逻 辑 函数 中的或一 与表达式 。例 如 A C C D 即为此 表达式 。 2 先乘后加 的逻辑 即触 点电路先 串后并 此逻 辑表达式 即为逻辑 函数 中的与一或 表达式 。例 如 A C C D即为此表达 式。 逻辑 函数 的化 简就是要 消除逻辑 表达式 中多余 的乘 积项和每个乘积项中多余的变量 ，以得到逻辑函数的最 简表达式回 。 这对 P L C讲 ， 就是用最少的指令， 去实现所要 求 的功能 。 3 P L C逻辑量控 制的具体应用 逻辑 控制 设计 是较 为简 单且 常用 的一种 编程 方法 ， 是 以逻 辑代数 为理论基础 ， 列 出检 测元件 、 中间记忆元 件 和执行元件 的逻辑表达式 ， 再转 换成梯形图1 3 1 。 某矿井通风 系统有 4台通 风机 ， 要求在 以下几 种运行 方式下发 出不同的信号 。1 3台及 3台以上 开机时 ， 绿 灯 常亮 ； 2 2台开机 时 ，绿灯 以 1 0 H z的频 率 闪烁 ； 3 1台开 机 时 ， 红 灯 以 l O H z的频 率 闪烁 ； 4 全 部停 机 时 ， 红 灯 常 亮 ， 蜂鸣器尖 叫。 作者简介 方小明 ， 江苏安全技 术职业学院电气工程 系教 师。 设计步骤 1 I ／ O分配 设 4台通 风机的编号为 0号 ， 1 号 ， 2 号 ， 3号。对应 的 输入信号为 x 0 、 X1 、 X 2 、 x 3 ，输 出信号为红灯 Y 0 ，绿灯 Y1 ， 蜂 鸣器 Y 2 ， 作 I ／ O分配如表所示 2 通过对真值表和逻辑表达式的分析， 转换成梯形图 程序 设 定通风 机开机 为 “ 1 ” ， 停止 为“ 0 ” ； 灯亮 为 “ 1 ” ， 灯 灭 为“ 0 ” ； 蜂 鸣器 响为“ 1 ” ， 不 响为“ 0 ” 。 ① 灯常亮和蜂鸣器响的程序设计 要想 红灯 Y O亮和蜂 鸣器 Y 2响 ， 则 4台通风机 X 0 一 X 3 都停 机 ， 由逻辑真值表问 ， 和 I ／ O逻辑表达式 ， 推算 出梯 形 图程序 。 逻辑表达式 Y O 0 1 2 3 Y 2而 ． ． ． ②绿灯常亮的程序设计 要想绿灯 Y 1 亮 的， 则是 3台或 3台以上通风机开机 。 由逻辑真值表 ， 和 I ／ O逻辑表达式 ， 推算 出梯形 图程序 。 逻辑表达式 Y1 XO． X1 ． X2． X3XO． X1 ． X2． X3 XO． ． X2． X3 XO． X1 ． 一X2 ． X3XO． X1． X2． 逻辑表达式化简后 YI X O X1 X2 X3 X2 X3 XO X1 ② 灯闪烁的程序设计 要想 红灯 Y O闪烁 的前提是 只有 1台通风 机开机 就 行 ， 因此有 4种组合 方式。要使红灯 以 1 0 H z的频率 闪烁 ， 可以借助 0 ． 1 S的时钟脉 冲继 电器 M8 0 1 3 ，将真值表 化成 逻辑 表达式 ， 将 化简后的逻辑表达式转换成梯形图程序 。 逻辑表 达式 Y OX O ． ． ． 而 ． x1 ． ． X O Xl X 2 X 3 XO X1 X 2 X 3 下转 第 9 2页 9 2 重匝噩譬田M e e h a n i c a l a n d E 1e c t r i c a l E q u ip m e n t M a n a g e m e n t 2 0 1 7 年1 1 月 上 摄像头 观看 ，对航空插 头进 行定位 卡装 及通过摄像 头拍 摄航 空插 头 ， 然后对 照片进行逐 点线 性扫描 ， 扫描后分析 出航 空插头的插针插 座 。 然后进行 图像处理定 位 ， 计算 出 各个 位置 的坐标 ，将 各个位置 坐标 计算处理 后将路径 和 坐标 回传给可 编程控制器 ，通过 可编程控制 器实现 全 自 动 自主 3 D定位链 接 ， 继 而将 各个 点 ， 各个 插针 的信 号测 试 回传给可编程 控制器 ，在触 摸屏上显示 出来信号 测试 结果 。 2 智 能化电缆检测仪工作在读取工作方 式。先通过 内部摄像头观 看 ，对航空插 头进行定位 卡装 及通过 摄像 头拍 摄航空插 头 ， 然后读取 内部参数 ， 通过可编程控 制器 实现全 自动 自主 3 D定 位链 接 ． 继 而将各 个点 ， 各个 插针 的信号测试 回传给可 编程控制器 ，在触摸 屏上显示 出来 信 号测试 结果 。 3 智能化 电缆检测仪工作 在测试 工作方式 。先通过 卡具和 内部摄像头在 液晶显示屏上 观看 。对航 空插头进 行定位 卡装及通过摄像 头拍摄航 空插头 ，然后 逐点进行 测试 。 测试 时不同的 3 D位置 ， 判断 出不 同的坐标 ， 将坐标 计算 ．通 过测试规划 控制可编程控 制器实现全 自动 自主 3 D定位链 接 ， 继而将 各个点 ， 同时做参数储 存 ， 可 以下 一 次更快 速测试 ，各个插 针的信号测试 回传给 可编程控 制 器 ， 在触摸屏上显示 出来信号测试结果 。 4 智 能化 电缆检测 仪工作 在手动工作方式 。先通 过 卡具 和 内部摄像头 在液 晶显示屏 上观看 ．对航 空插头 进 行定 位卡装及 通过摄像头拍摄 航空插 头 ，然后手动控 制 进入对应位置 ， 记录坐标 ， 将坐标计算 ， 通过测试 规划控制 可编程控制器 实现全 自动 自主 3 D定位链接 ， 继而将各个 点 ， 同时做参数储存 ， 可 以下一次更快速测试 ， 各个插针的 信号测试 回传 给可编程控制器 ， 在触摸屏上显示 出来信号 测试结 果。 3 ． 4创新点 1 使用 自主开发 的动力头方便快捷精准度高从而最 大限度地提高了故障抢修速度 ， 增强 了便捷性 。2 系统通 过脉 冲步进 控制从而极 大地提高 了系统 的准确度 和控制 精度。3 利用 内部程序微积分计算控制准确控制位移 、 动 作 的控 制， 更 好地改 进 了控制 器 的动态 和稳态 性能 ， 具有 良好的快速响应特性 。4 系统采用 网络化 的机载控制方 案 ，软 P L C作为上位机通过 总线与步进 电机控 制器和传 感器进 行通讯和控 制 。区别于传统 的 P C 数据 采集卡形 式 ， 集成度高 、 性能好 。集成有数据采集系统 ， 对 采集到内 部信号信息进行分析计算 ， 直接得到调试结果 。为 的进一 步集束线缆维修 和评估提供数据 。 参考文献 【 1 】吕俊 军 ， 张琼 ， 刘跃 雷． 海战 场高灵敏度 电磁 场传感 器研 究动 向与发展卟 计算机测量与控制 ， 2 0 1 5 ， 2 3 1 1 3 5 7 4 3 5 7 6 ． [ 2 ] 王护利 ， 何伟 ， 蔚海龙 ， 等． 便携式 电缆测试仪u j ． 自动化与仪 器 仪表 ， 2 0 0 8 5 4 4 4 5 ． [ 3 】 王再军 ， 罗汉 ， 张庆超 ， 等． 野战 电缆故障检测仪的设计与 实现 [ 1 1 _ 信 息技术与信息化 ， 2 0 1 2 2 3 4 3 6 ． 上接 第 8 9页 逻辑表达式化简后 Y O XO X1 X2 X 3X2 X3 X2 X3 XO X1X O X1 M8 0 1 3 能产生周期 为 0 ． 1 S ， 即频率为 1 0 H z 的脉冲。 Y0 Y0 M8 0l 3 ③ 灯闪烁的程序设计 当 2台通 风机开机 时 ， 要求绿灯 闪烁 ， 有 6种 。 将所有 的组合排列 出来便可 以得 到真值表 ，再将 真值表 化成逻 辑表达式 ， 将 化简后 的逻辑 表达式 转换成 梯形 图程序 。逻 辑表达 式 Y 1X 0 X1 X 2 X 3 X 0 X1 X 2 X 3 X 0 一X1． X 2． 4 - X 0． ． ． X 3 一X O． X1 ． X 2 ． 丽． X1． ． X3 ． ． X2． X3 逻辑表达式化简后 Yl XO X1 X0 X1 X2 X3 X 2 X3 X0 X1 X2． X3 X0． X1． 一X2 ． M8 0 1 3能产生周期为 0 ． 1 S ， 即频率为 1 0 H z 的脉冲 。 Y1Y1 M8 01 3 3 整合 以上只是 四个分课题 ， 虽 然采用逻辑控制法 已经编 出 了各 自的 P L C程序 ， 但还 不是一个完整 的程 序 ， 即使能执 行 ， 也不符合要求 ， 达不到控制的 目的 ， 因此需要将这 四个 分课题整合成一个完整 的、 符合要求 的程序 。 参考文献 【 1 】宋伯 生． P L C编 程理论 算 法及技 巧 【 M】 ． 北京 机 械 工业 出版 社 ． 2 0 0 5 ． 【 2 】 康华光． 电子技 术基础 数字部分 [ M] ． 北京 高等教 育 出版社 ， 2 0 05． [ 3 ] 郭 纯生． 可编程序控制 器编程 实战与提 高【 M】 ． 北京 电子工业 出版 社 ． 2 0 0 6 ． [ 4 】张伟林． 电气控制与 P L C 应用M ． 北京 人 民邮 电出版社 ， 2 0 1 2