基于PLC控制的人机界面在矿井注浆监测系统中的应用.pdf

经 ； 齐祝 野 2 0 1 2 年第1 2 期E c o n o m ic V is io n 实证分析 基于P L C 控制的 人 机界面 在矿井注浆 监测系 统中的 应用 韩 岿 中煤大屯公司姚桥煤矿， 江苏沛县2 2 1 6 0 0 摘要 为了完善远程注浆监测效果 。 提高注浆T作的 自动化水平 ，一种基于 P L C控制的人机界面远程注浆监测 系统采用了 H I T E C H公司生产的 P WS 6 6 0 0 S S触摸屏和西 门子公司的 s 7 2 0 0 P L C可编程控制器作为核心设备 P L C 监测终端 。通过对 P L C和人机界面的硬软件设计 ， 取得全 面 、 准确、 及时、 界面友好的效果， 可应用在实际矿井注浆监 测中。 关键词 P L C； 人机界面； 注浆监测 一 、引 言 矿井火灾是煤矿重大灾害之一 。而煤炭 自燃在矿井火 灾中占有相当大的比例， 严重地影响着煤矿的安全生产。对 防止煤炭自燃，注浆防灭火技术是煤矿常用的防灭火重要 措施之一。注浆站井下注浆是煤矿企业的一个重要生产环 节， 在矿井防灭火工作越来越受到重视的今天， 生产矿井对 注浆流量及注浆浓度决定的注浆土 灰 量十分关注。其注 浆质量的好坏关系到井下火灾处理的进展与结果 ，直接影 响煤矿的安全生产。 目前国内已研制出少量的矿井防灭火注浆监测系统 ． 这些系统较好地实现了注浆参数的在线和远程监测． 但是仍 然存在一些不足之处。 在监测数据采集方面， 有的缺少注人浆 液的浓度等相关参数， 监测数据不够全面； 在注浆参数的现场 显示方面， 有的没有实现现场显示． 有的通过现场的流量计显 示， 有的通过数码管进行显示， 显示界面不够完好， 显示数据 不够全面， 尤其不具备图表显示。鉴于此， 我们可将P L C控制 的人机界面应用于矿井防灭火注浆监测系统中。 二、 基于 P L O控制的人机界面 H MI 1 入 机界面的特点和功能 人机界面 H u m a n Ma c h i n e I n t e rf a c e ， 简称 HM I ． 又称触 摸屏监控器， 是一种连接可编程序控制器 P L C 、 变频器、 直 流调速器 、 仪表等lT业控制设备， 利用显示屏显示 ， 通过输 入单元 如触摸屏 、 键盘 、 鼠标等 写人工作参数或输入操作 命令， 实现人与机器信息交互的智能化操作控制数字设备。 H MI 的主要功能有 数据的输入 、 输 出点的状态显示 系统或设备的操作状态方面的实时信息显示，故障检测及 诊断结果显示。在 HMI 上设置触摸控件可把 H MI 作为操作 面板进行控制操作 ， 报警处理及打印； 此外 ， 新一代人机界 面还具有简单的编程、 对输入的数据进行处理 、 数据登录及 配方等智能化控制功能。 2 ． P L C和 HMI的选 型 1 P L C的选型 P L C是注浆过程参数 自动采集系统的核心部分 。 选用西 门子 s 7 2 0 0 P L C为其核心单元，控制各功能模块实现对监 测数据的采集、 处理、 存储 、 显示、 打印及通信。 S I MA T I C s 7 2 0 0 P L C是西门子产品，可以应用于各种 自动化系统 ， 结构紧凑， 成本相对较低 ， 具有功能强大的指 令集和高可靠性 ， 使得 s 7 2 0 0 控制器是各种小型控制任务 的理想解决方案。系统采用 C U P 2 2 6 ， 它有二个 R S 4 8 5通信 接口，本机 I ／ O接口有 2 4路数字量输入 、 1 6 路数字量输出 和 2个模拟电位器。 2 触摸屏的选型 触摸屏作为一种最新的 P L C输入设备，它是 目前最简 单 、 方便、 自然的一种人机交互方式。触摸屏以其易于使用 、 坚固耐用 、 反应速度快 、 节省空间等优点 ， 使得用户越来越 多的感到使用触摸屏具有相当大的优越性 。触摸屏在T业 应用中就相当于一个既能显示又能与 P L C进行通讯 实现 各种功能 的智能设备。 电源 P WS 人机界面的输入电源是 D C 2 4 V 0 ． 5 V．如果 所供应的电源不是 D C 2 4 V，太大会严重的损坏 P WS人机． 因此，请定时检查电源供应器所提供的D C电源是否稳定。 另外， 为避免雷击， 可使用避雷器。 接地 人机界面之 F G端子请务必准时接地 ， 接地时使 用至少 2 m m 作为接地线 ， 接地阻抗最好小于 1 n， 接地线也 不能与电源回路之接地线相连。如果没有正确接地 ， P WS 人 机界而很有可能会在通讯时引起干扰而影响其正常运作。 安装 将电池安装在 P WS人机内． 再把人机放入一个按 照开孔尺寸挖好的洞内， 用固定架从人机后面将其固定． 注 意固定架之螺丝要平均锁紧， 否则会导致人机面板变形． 最 后将通讯线与电源线分开， 否则会引起无法预期的问题。 三、 P L O和触摸屏的软件设计 1 ． P L C软件设计 系统中 P L C的监测程序包括 主程序 、两个 子程序 S B R 0 、 S B R - 1 和一个中断程序 I N T 0 。主程序包括系统初始 化程序 建立主程序与中断程序的连接，设置数据采样周 期， 设置系统清零密码 ， 设置系统时间设定校验码等 ， 检测 控制程序， 数据更新程序等。 子程序 S B R 一 0用于清除系统历 史数据存储区的数据。子程序 S B R l 用于清除系统当前数 据存储区的数据。中断程序 I N T 0 用于采集数据 ． 数据处理 和存储数据等。 2 ． 触摸屏软件设计 系统主要通过触摸屏与 P L C实时通讯．动态显示注浆 的相关参数， 下面就触摸屏与 P L C通讯线连接、 通讯格式的 作者简介 韩岿， 大学学历， 中级职称 ， T作单位 中煤大屯公司姚桥煤矿。 一 42 经 济 祝 野 2 0 1 2 年第 1 2 期 E c o n o m ic V is i 0 n 实证分析 面向 轨道 交通沿线上的 常 规公交站点的 优化设计 及分析 李 娟 西安公交万里实业有限公司， 陕西西安7 1 0 0 7 7 为缓解 日趋尖锐的城市交通供需之间的矛盾。减轻城 市道路交通压力，国家一方面相继制定或完善切实可行的 优先发展公交的保障措施。另一方面加紧优化公共交通系 统， 扩建一个以轨道交通为骨架 ， 以常规公交为主体多种交 通方式相互协调的综合客运交通系统。这一系列政策的颁 布实施不仅是提高城市公交核心竞争力的需要，还可实现 城市交通可持续发展战略． 甚至能达到改善城市土地利用 开发 、 调整优化城市布局结构的效果。 然就西安市来说， 常 规公交规划发展在先 ， 轨道交通的规划设计在后。 轨道交 通开通后， 沿途线路上常规公交的取舍以及站点的规划就 需要进行重新设置和规划。 再者， 轨道交通由于投资额大， 建设周期长等特点 ，它的换乘枢纽一经确立就很难变更 ， 要想实现轨道交通与常规公交客流的相互衔接转换 ， 只有 对常规公交的站点及站间距进行合理规划与设计 。 实现城 市交通的协调一致 ． 最大限度的发挥公共交通系统的综合 效能。 一 、城市道路规划中站点间距的设计规范标准 站间距过短会降低运营速度 、 增加能耗。 而且还会造成 城市资源浪费 ；站间距离过大又会给乘客到站及离站带来 不便， 还增大车站负荷。在我国大城市近 2 O 条已建 、 在建和 上报的轨道交通项 目中平均站距为 1 ． 2 k m， 其 中不乏一些 7 0 0 m 8 0 0 m的小站间距 。而常规公共电汽车平均站距才 5 0 0 m ～ 6 0 0 m， 我国 城市道路交通规划设计规范 国标 5 0 2 2 0 9 5 ， 第 3 3 1 条规定 常规公交的站距市区线路为 5 0 0 m 一 8 0 0 m； 郊区线路 8 0 0 m一 1 0 0 0 m。如果轨道交通线路按 5 0 0 m～ 6 0 0 m 考虑布站， 不但抢夺了本应由公共电汽车承担的客流， 而且 增加了站停时间， 浪费了多数乘客的时间， 不利于轨道交通 快速优势的发挥。设置合理的站间距。尽可能提高旅行速 度，发挥常规公交路网稠密的优势 ，使二者能协调补充发 展 。 二、 常规公 交站间距的设计原则 对于出行者而言， 都倾向于轨道交通由于常规公交接驳 不是很远， 便利于乘客用最短的时间实现最好的换乘， 相反， 当二者的接驳间距较大时， 会增加乘客的步行换乘时间。 1 ．站点的设置要能快速完成不止一部车进出站以及正 常运行的需求。 2 ．站点的设置选择在主要客流散集点并尽可能接近轨 道交通站点的周围。 3 ． 若交叉 口附近设置中途站点时， 一般设在距离交叉 口 5 0米以外处， 在车辆较多的主干路上， 宜设在 1 0 0米以外处。 三、 常规公交站点设置调整方法 1 ．调整 离进 出I；7 道的距 离小于 3 0 m公 交站点 设定 、相关巨集指令说明和触摸屏的功能显示四方面对触 摸屏显示功能实现过程进行介绍 1 与 P L C的通信线连接 P WS 6 6 0 0与 P L C R S 4 8 5 P O R T连接 。 2 通讯格式的设定 连线前。 先调整P WS与P L C的系统通讯参数或指拨设定。 3 一些重要的巨集指令说明 P WS的操作软件 A D P提供了一行数值运算 。逻辑判 断， 流程控制 ， 数值传送 ， 数值转换 ， 计时器计数器 ， 自定通 讯指令操作等等， 根据指令的功能将聚集指令分类为 应用 巨集指令 、 书面巨集指令 、 O N ／ O F F巨集指令和次巨集指令 。 巨集指令的使用可让人机轻松地与 P L C连线通讯。 4 触摸屏的功能显示 触摸显示屏实现注浆参数的就地显示。下面主要介绍 触摸显示屏的显示内容和显示界面操作。 触摸显示屏主界面上可以看见实时注浆流量 、浆液密 度 、 粉体流量、 当日累计、 当年累计等注浆参数值 ； 还可以看 见时间。 在该主界面的右侧， 布置了“ 日查询” 、 “ 月查询” 、 “ 年查 询” 、 “ 清零” 和“ 关于” 共 5个功能按钮。 只需用手指轻轻按下 这几个功能按钮区， 便会启动其它界面， 显示不同的信息。 系统还可设置一个 自动清零功能。当新的一年开始时． 系统会 自动将上一年的所有 P L C内存储的数据 自动清零。 上位机中的数据库会保存所有的监测数据， 除非人为地删除 上位机中的数据库。 四、 结束语 矿井防灭火注浆监测系统可采用基于 P L C控制的人机 界面进行现场监测， 监测数据全面， 采集数据及时准确。采 集到的数据能够现场显示， 显示界面友好 ， 显示数据全面， 用 户可以随时查询历史数据。基于 P L C控制的人机界面应用 能使整个注浆监测系统稳定、 直观、 全面， 为煤矿的安全生产 提供保障。 【 参考文献】 [ 1 】 A D P 6 ．0触摸屏编程软件 [ 1Ⅵ 】 ． 泉毅电子股份有限公司． 2 0 0 4 ． 【 2 】 西门子 S - 7 2 0 0系统手册 【 M】 ． 德国西门子公司． 2 0 0 2 ． 【 3 】 黎安军． 5 1 单片机的触摸屏系统的应用 [ J ] ． 电子产品可 靠性与环境实验． 2 0 0 8 ， 4 4 2 4 6 ． [ 4 】 刘乘． 基于 P L C和触摸屏技术的振冲控制系统 [ J 】 ． 建筑． 机械． 2 0 0 8 ， 1 7 9 1 9 3 ． ． 43 ．