基于PC—PLC的轨道矿车实时监控系统设计.pdf

基于 P CP L C的轨道矿车实时监控系统设计 檀大华陈国凡李光辉 安徽 理 工 大学淮 南2 3 2 0 0 1 摘要 根据井下巷道 内轨道矿车 的运行 情况 ，设计 一种实 时检测 和显示过 车数量 、速度 、载重量 并具有 防追尾事故报警功能的监控系统。该系统主要由井下计轴器 、巷 内信号灯、现场 P L C和井上 P c组成 ，基于 V B 开发了界面友好的监控软件。 关键词轨道矿车；P C ；P L C ；监控软件 中图分类号 T P 3 6 8 ． 1 T D 5 2 4 ． 2 文献标识 码 B 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 2 0 9 0 0 2 0 0 3 Ab s t r a c t B a s e d o n t h e mo v e me n t c o n d i t i o n s o f r a i l t r a mc a r i n t h e u n d e r g r o u n d t u n n e l s ， a mo n i t o r i n g s y s t e m f o r r e a l t i me d e t e c t i n g a n d d i s p l a y i n g t h e p a s s i n g b y t r a mc a r s q u a n t i t y ， s p e e d， a n d l o a d c a p a c i t y ， w h i c h i s als o p r o v i d e d w i t h a c c i d e n t wa r n i n g f u n c t i o n for r e a r e n d c o l l i s i o n p r e v e n t i o n， i s d e s i g n e d ． T h e s y s t e m i s c o mp o s e d o f u n d e r g r o u n d a x l e c o u n t e r ， t u n n e l s i g n a l l a mp，s i t e P L C a n d a b o v e gro u n d P C ． T h e VB - b a s e d mo n i t o r i n g s o f t wa r e w i t h f r i e n d l y i n t e r f a c e i s d e v e l o p e d ． Ke y wo r dsr a i l t r a mc a r ； P C； PLC； mo n i t o r i n g s o f t wa r e 在煤 矿 现代 化生 产 中 ，作 为 运输 工 具 的轨 道矿车起着举足轻重 的作用 。随着工业 的发展 ， 自动化控 制 显得 尤 为重要 。由于矿 车具 有 复杂 的运行 环 境 ，并 在井 下 工作 ，井上 管 理人 员很 难及 时 了解 其 工作 情况 ，从而 造成 不必 要 的事 故 。鉴于 此 ，设计 一 种 实 时 监控 矿 车 数 量 、速 度 、载重量以及 防追尾报警 的系统 ，以方便井上 工作 人员 及 时 了解 矿车 工作 情 况 ，并 进 行 远程 监控 图 1 系统框图 1 系统组成及工作原理 2 P L C程序 设计 本系统主要 由计轴器 、三菱 F X 1 n P L C及上位 计算 机监控软件组成 ，P CP L C通信采用 R S 4 2 2 总线实现。计轴器用来测量轴杆 的数量 每辆轨 道矿车有两个轴杆 ，根据连续两次计数触发时间 差来计算矿车运行 速度 ，计轴器接 到 P L C输入端 口X O ，通过一段梯形图程 序，把计轴数量和触发 时间差分别送 到 D 0和 D 1 ，并控制 报警灯 ，预 防 追尾事件 ；计算机监控软件通过通信接 口读取 P L C 中 D 0和 D 1中的数据 ，并对数据进行处理 ，计算 出矿车数量 、速度 、总载重量以及追尾报警显示 。 系统框 图如图 1所示 。 安徽理工 大学全 日制本科生科研资助项 目 一 2 0 一 通过 P L C编程 ，实时记录矿车运行相关数据 ， 控制报警灯 ，预 防追尾事件 。部分 P L C程序设计 如图 2所示 ，计数器 C 0用于记 录轴杆的数量 ，轴 杆数量数据随时转存到数据寄存器 D 0中 ；定时器 用于记录通过相邻两轴杆所用的时间，1 1 D中的 时间值随时转存到数据寄存器 D 1中。上位计算机 通过 R S 4 2 2转 R S 2 3 2连 接线来 实时读取 D 0 、D 1 中的数据以便处理和显示 。 3 计算机监控软件设计 上位机监控软件基于 V B 2 0 0 5编程实现 ，主要 起重运输机械 2 0 1 2 9 图2 部分 P L C程序 功能是实现 P CP L C的串 口通讯 、监控数据 的处 理和显示 ，并有控制报警 等功能。上述 P L C程序 中的 D O 、D 1内数据通过下面所述的通讯程序实时 上传至 P C机 中，通过一系列运算 表现为轴杆数 、 车数量 、总 载重量和车速度 ，若参数超 限则报警 灯点 亮 。 3 ． 1 串口通 讯的 实现 在 V B 2 0 0 5所 提供 的类 中 ，新 增 加 了 S e r i a l - P o r t 类 ，专 门处理 串行 端 口的控 制 及数 据 收发 。 S e r i a l P o r t 类位于 S y s t e m ． I O ． P o rt s 命名 空间 ，当需 要 引用 S e r i a l P o r t 类 时 ，如果在程序 前端使用 I m p o r t s 语句加入此命名空间 ，就可 以在程序 中简单 地使用 S e r i a l P o r t 类 了，否则须直接将完整 的全 限 定语句写在程序 中。不 同的构造方法拥有不 同数 目的参数 ，一般说 来 ，它拥有 5个参数 ，其 中包 括 了串行 端 口的名 称 、传 输速 率 、奇偶 校验 位 、 数据位 的长度 、停止位 的长度 ，这 5个参数也是 使用串行 端 口进 行通 信 控 制 时必 须 给予 的基 本 参数 。 为提高通讯 的可靠性 ，串 口通讯 采用 L c h e c k 校验 。将前述 的字符 串数据 由命令号码 开始 到结 尾字符的 A S C I I 对应码进行加总，最后转化为十六 进制 H e x 命令 ，可以得到转化后 的字符 串，而 转化后的字符 串只需要 最右边 的两个字符 ，取得 最后两个字符作为 L c h e c k ，获得 L c h e c k的程序代 码如下 。 F u n c t i o n L c h e c k B y V a l d a t a A s S t ri n g A s S t rin g Di m a As I nt e g e r ，i As I n t e g e r Di m S u m As S t r i n g 起重运输机械 2 0 1 2 9 F o r i 1 T o L e n r d a t a a As c Mi d d a t a ，i ，1 a Ne x t i S u mH e x a 1 I f S u m．L e n g t h1 Th e n S u m ” 0” S u m L c h e c kR i g h t S u m， 2 End F u nc t i o n S e r i a l P o r t 组 件 的几 个 重 要 属性 为 B a u d r a t e 取得或设置 波特 率 ；D a t a b i t s取得 或设 置每 一字 节的数据位 的标 准长度 ；P a ri t y取得或设 置奇偶 校验通信协议 ；P o r t n a me取 得或设置通信连 接端 口；S t o p b i t s取得 或设置 每字 节 的停止 位 的标准 数 目。 初始化程序 L p o r t N a me c m b C O M． S e l e c t e d I t e m． T o S t ri n g 打 开通信端 口 L r a t e 9 6 0 0 通信速率为 9 6 0 0 L p a r i t y P a r i t y ． E v e n 奇偶校验位为偶数 L d a t a B i t 7 数据位设为 7 L s t o p b i t S t o p B i t s ． T w o 停止位设为 2 3 ． 2 V B 2 0 0 5部分程序 读取 P L C寄存器中的数据 L ” 0” ”1 0 0 0” ” 0 2” L R e a d L c md C h r 3 L r e a d C h r 2 L r e a d L c h e c k L r e a d L r e t S t r R S 2 3 2 ． R e a d E x i s t i n g 串行数据 缓冲区初始化 R S 2 3 2 ． Wri t e L r e a d 向 P L C发送命令 L r e t R e s p o n s e 8 ， 5 0 等待数据返回 I f Re t ． L e n gth 0 T h e n L r e s u l t R e t ． S u b s t r i n g 1 ， 4 取有效字符 a L r e s u h ． S u b s t ri n g 2 ，2 L r e s u i t ． S u b s t r i n g 0 ， 2 低八位和高八位互换 b l b i n a 转换成二进制 C d b 转换成十进制 En d I f 轴杆的数量 T e x t Bo x 1 ． Te x tC 车数量 T e x t Bo x 2． Te x tc ／ 2 21 一 一 肿 一 ～ l一 ～ 1 6 0 t 履带起重机 四轮一带 结构设计 与有限元分析 张君文豪冯 太原科技大学 亮刘志宏高志珂 太原0 3 0 0 2 4 摘要阐述了 1 6 0 t 履带起重机中四轮一带结构的组成和受力特点，对结构进行了有限元计算与分析，并 以实例验证了该技术对履带起重机结构设计的可行性。结果证明这项技术适应了履带起重机发展的需求，可 以更好地 指导实际生产。 关键词履带起重机；结构 ；有限元 ；分析 中图分类号 T H 2 1 3 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 2 0 90 0 2 2 0 5 Ab s t r a c t T h e p a p e r p r e s e n t s c o mp o s i t i o n a n d f o r c e c h a r a c t e r i s t i c s o f f o u r wh e e l o n e b e l t s t r u c t u r e for t h e 1 6 0 t c r a wl e r c r a n e ，wi t h fi n i t e e l e me n t e alc a t i o n a n d a n a l y s i s f o r t h e s t r u c t u r e， a n d d e mo n s t r a t e s t h e f e a s i b i l i t y o f t h i s t e c h n o l o g y t o t h e s t r u c t u r e d e s i g n o f t h e c r a w l e r c r a n e ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h i s t e c h n o l o gy me e t s t h e d e ma n d o f c r a w l e r c r a n e d e v e l - o p me n t ，wh i c h c a n be t t e r g u i d e t h e a c t ua l p r o du c t i o n． Ke y wo r d s c r a w l e r c r a n e ； s t ru c t u r e；fi n i t e e l e me n t ；an aly s i s 履带起重机是工程起重机行业 的一个重要 门 类 ，是现代工程设计施工 中不可缺少 的大 型设 备 之一 ，其 中 “ 四轮一带” 即驱动轮 、引导轮、支 重轮、托链轮和履带架 是行走 机构的主要组成 部分 ，其设计 和制造质量直接关 系着起 重机 的安 全 ，故对履带起重 机四轮 一带 的结 构设 计及有 限 元分析具有实际意义 。 1 四轮一带结构设计 履带起 重机 的行走 机 构 由驱动 轮 、引导轮 、 支重轮 、托链轮 和履带组成 ，发动机功率通 过减 速机构传递给驱动轮，再通过啮合于其上的履带 板将牵引力传递到地面 ，借助 于地 面反作 用力驱 动整车前进。履带板作为整机 与地 面直接接触 的 部件 ，其工作环 境和使用环境都极 其恶劣 ，承 受 着挤压和弯 曲等应力 的作用 ，是履带起重机上 消 耗量最多 、备件最多的零件。 2 有 限元法 有限元法是 用较简单 的问题代替 复杂问题后 再求解 ，它将求解域看成是 由许 多称为有 限元 的 小的互连子域组成 ，对 每一单元 假定一个合适 的 较简单 的近似解 ，然后推导求解这个域总的满 足条件 如 结构 的平衡 条件 ，从 而得 到 问题 的 解 。由于实际问题被较简单 的问题所代替 ，故该 解是近似解 而非准确解 。由于大多数实 际问题难 总载重量 Te x t Bo x 3 ．T e x t d m 车速度 Te x t Bo x 3． Te x t s ／t 追尾报警 Pi c t ur e Bo x 1 ． I ma g e p i c HI ． I ma g e 4 结论 通过 实 验 验 证 和理 论 分 析 ，该 系统 简 单 易 用 ，成本低廉 ，满足实 际要求 ，具有一定 的推 广 价值。 ～ 2 2 一 参考文献 [ 1 ]范逸之，陈立元 ． V i s u a l B a s i c R S一 2 3 2串行通信控制 [ M] ．北京清华大学出版社，2 0 0 2 ． [ 2 ]廖常初 ．可编程控制器的编程方法与工程应用[ M] ． 重庆 重庆大学出版社 ，2 0 0 0 ． [ 3 ]曹宇澄 ．采用计轴技术提高单线双向通过能力[ J ] ．铁 道通信信号，2 0 0 4 1 0 ． 作 者陈国凡 地 址安徽省淮南市安徽理工大学机械学院 邮 编2 3 2 0 0 1 收稿 日期 2 0 1 11 21 2 起重运输机械 2 0 1 2 9