基于PLC自动风门的程序设计.pdf

务l 造 甸 化 基于P L C自动风门的程序设计 Bas ed on t he PLC pr ogr am desi gn of au t om a t i c ai r door 万仁保 ，张永选 WAN Re n b a o ． ZH ANG Y o n g x u a n 江西经济管理干部学院，南昌3 3 0 0 8 8 摘要自动风门常被用于矿井下通风系统 ，本文介绍当前的矿井风门研究的主要问题 ，并提出利用 P L C 进行控制的自动风门的设计。硬件和软件在P L C 控制系统中有效的结合，使得硬件系统的 利用率提 高。 关键词 自动风门；P L C；程序设计 中图分类号 T H 2 7 3 文献标识码 B D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 0 0 9 0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 8 下 ． 4 2 0 引言 保持 通风是煤矿井下 安全生产 的一个重要 的 环节，通风 系统 中的很重要的部分 是风门。隔离 进 风 系统 和 回风 系统 是 风 门设 计 者要 注意 的主 要 问 题 ，使 得 风 道 内的通 行 不 受影 响是 个 很 重 要 的 前提 很长时间里都是 采用人工 的风 门或者是 比 较简单的风 门比如说电动风门、自撞式风门等等。 传统 的风 门本身 的结构简单易实现，但是有一定 的缺点自动化不高 ，易损坏。一旦风 门系统损 坏，就造成在矿井下的运输效率降低，影 响通风 质量。随着煤矿开采的 自动化程 度越 来越 高，风 门的 自动化要求也越来越高，为此我们讨论如利 用简单的电路并辅以软件实现 自动风门控制。 矿井 下需要具有安全性的 自动风 门来保持矿 井 的通 风、安全和运输 。 自动风 门的可靠性要求 很 高 ， 目前 矿 井 下 运 用 的 情 况 而 言 ， 由于 出现 很 多的控制 系统 问题如 自动控制 系统并没有预想的 可靠 度，自动风门控制 系统 本身的可靠性 差，系 统 故障经常发生，故而大多数被拆除。P L C带来 了矿井下 自动风 门的控 制系统实现 了风 门的 自动 化，保证了 系统的稳 定性可靠性 。提高 了生产效 率，降低了安全隐患。 1 工作原理 本文 中的 自动风门系统中有风门 l 、2两道风 门，我们记为 F MI 、F M2 。图中的人行小门是在 安装干风 门的手动开启的门。矿车位置传感器用 于接收矿车位置信息，安装于矿车的两侧轨道之 上 ，左 侧 表示 为 S 1 1到 S 8 1 ，右侧 表示 为 S 1 - 2 到 S 8 2 。由门位信号来进行判断风 门的开启是否 文章编号1 0 0 9 -0 1 3 4 2 0 1 2 0 8 下 - 0 1 3 9 0 3 到位。用来判 断风门的开关与否的是人行 门开关 传感器 ；电磁 阀控制 的人行 门能否开启 由人行门 指示灯来进行指示。绞车 司机通过观察风 门运行 显示情况来决定进行通 行与否，这个显示 系统并 不受 P L C控制。强制开关是在有事故发生时，可 对风门立即进行动作。 2 自动风门的程序设计 2 ． 1输入和输出分配 位置 信 号 S 1 一 l 到 S 8 1 对 应 的输 入寄 存器 是 I O ． 0到 I O ．7； I 2 ．0到 I 2 ．7对 应 的是 右 侧 位 置 S 1 - 2 到 S 8 2 。I 1 ． 0 - I I ． 3对应 的分 别是风门 F MI 开 ，风 门 F M2开 ，风 门 F M 1 关 ，风 门 F M2关 。 风 门 1 、 2强 制 开 启分 别 由 I 3 ． 0和 I 3 ． 1来表 示 。I l -4和 I 1 ． 5 信号分别表示是人行门 l和 2的开启与关闭。 输 出 寄 存 器 Q O ． 0和 Q O ． 1分 别 表 示 的 风 门 F M1的 开 关 控 制 ； Q O ．2和 QO ． 3分 别 表 示 的 风 门 F M2的开关控 制。QO ． 4表 示的是人 行小 f 1 1 ， Q O ．5表示门 2的指示灯 的控制。控制 Q O ．6的是液 压 ；刹车控制是 Q O ．6 。系统报警有声和光分别表 示为 Q1 ．0 - Q1 ． 1 。 2 ． 2 程序分析 本文控制 系统分为两种工作状态 程序工作 状态和人工工作状 态。当风 门的强制开关都处于 低 电平是为 自动，即是在 系统无故障时的工作状 态，服务子程序来控制风门的开启、闭合，此时加 入一些子程序来提高系统的可靠性。比如说有对 手动小 门的开关进行检 测，对有故障时进行报警 的程序。在手动状态时 ，强制开关之 少有一个被 按下 ，系统会进行工作并且不会产生任何的报警。 收稿日期2 0 1 2 - 0 4 6 - 0 6 作者简介万仁保 1 9 6 9 一，男，江西南昌人，讲师，本科，研究方向为软件工程和自动控制。 第3 4 卷第8 期2 0 1 2 8 下 [ 1 3 9 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 訇 出 2 ． 3 程序的设计 这 里我们采用 的是梯形 图来进行设计程 序的 编写 ，主程序如 图 1所示。 [ 1 4 0 1 第3 4 卷第8 期2 0 1 2 8 下 图 1程 序 梯 形 主程序的设计用到的是输入寄存器 I ，存储器 M 和 V。功能程序调用的字节有 MB 4 一 MB 8 ， S 1 一 s 8 的信号分别对应 V存储器中的 V0 ．0 一 V 0 ． 7 。由于有 左右两侧的位置传感器，P L C把检测到的信号与相 关的设定进行比较，并在相同时，将它们的输入转 换为在存储器 V中的状 态，即将 S 1 一 S 8的信 号转 换为 V 0 ． 0 一 V0 ．7 。系统在正常运行时，一旦故障标 志位出现了置位 ，如果对应的是 M1 ． 0 - M1 ．7 ，则说 明位置传感器出现了故障，需要及时修复。 2 ． 4 子程序设计 2 ． 4 ． 1服务功 能程序 矿车 如何 进 行通 过 风 门，就 是 矿车 服 务子 程 序的设计过程。具体来讲 ，风 门有两个 F M1 、 F M2 ，我 们将 矿 车下 风 门 F M1 的 程 序 叫做 D1 ， 叫矿车下风 f - 1 F M2的程序叫做 D2；把矿车上升 通过风 门 1 的程序叫 U1 ，把矿车上升通过风门 2 的程 序叫做 U2 。对于各种情况我们来作下分析。 对于 矿车 的位 置传 感器来 检 测矿 车的位 置 ，当 MB 4 0时 ，则表示在 S l S 8区域里没有矿车。一 旦在 MB 4 I 时，表示在这段时间里 ，有矿车接近 ， 于是进入了 D1 子程序。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 、l 匐 ,tb 子程序 中，先判断风 门 F M2是否关 闭，为了 保持有一道门始终关闭。当风门 F M2没有关好时 ， I 1 - 3 就不为零，此时 M0 - 3置位表示风门 F M2未关 闭故障。同样矿车到达 s 2时，对于风 f 1 F M1 来说 ， 若 未关 闭 ，则 I 1 ．0不 为零 ，显示 的 是 风 门 F M1没 有及时打开 ，有故障 MD 0 0 。一旦 系统有故障时 ， 系统 自动转入故障处理程 序。在子程序 中，若对 应的寄存器一直被置位此时人行 门上的人行指示 灯提示故障 ，人 行小 门则被禁止开启。在下风门 子程序 D1工作流程 ，在程序的扫描过程 中，若在 下 降 D1 程 序 中检测 到 S 5 信号 ， MB1 由 1 变 为 0 时 ， 就跳出下降程序 DI 进入主程序 ， MB1 被置为 2时 ， 从而进入主程序。在下降程序 D 2中继续顺序执行 ， 如果 S 7检测到信号时，则在系统作出延时后退出 该程序。U I 和 U2工作原理相同。 2 ． 4 ． 2监视子程序 监视人行 门 1和人行门 2的程序我们分 别表 示 为 P 1和 P 2 。对 于禁止 打开 人行 门时 ，门上 的通 行指示灯为红灯 ，同时 Q0 ． 4置位。运行监视程序 P 1 的条件是在 门 1 被违章开启 ，检测到后主程序 将 MB 7置为 1 时。监视子程序运行，MB 4的值先 赋 给 VB1中同时将 MB 4置 0 ，表示故障 的 M0 ． 6 置位 ，矿车服务程序和系统主程序同时暂停工作。 有违章打开人行 门时，系统转入故障子程序。 一 旦 故 障消 除，即人 行 门关 闭 的时 候，MB 7置 0 , M0 ． 6复位，MB 4恢复 以前值 ，转入 系统正常运 行状态。对于风门 F M2的监视程序 P 2而言，其工 作原理与风门 F M1 监视程序 P 1相同，MB 8置为 1 时，子程序被调用，对应的故障标志位为 M0 ． 7 。 2 ． 4 ． 3 自行检测程序 对风 门开 启与否 的状态进行检测和对矿车信 号 进行的检测统称为 自检子程序，其 中把前者表 示为 F ，把后者表示为 L。系统在扫描检测无矿车 状 态信号时，风 f 1 1和风门 2闭合。一 旦在扫描 时发现风门 1 没关 闭时 ，系统将 风门 1 故障标志 位置位 MD0 0 ，系统转入故障处理 。 对 于矿车信号逻辑状 态检测子程序 L，检测 V0 ． 0到 V 0 ． 7的变化是否符合系统的要求。在矿车 上 风 门时 ，系统 要求 V 0 ． 7到 V 0 ．0由 0到 1 再 到 0进行变化 ，下风门时要求 V 0 ．0到 V0 ． 7也是进行 如此规律的变化 。若在其中遗漏了一项变 化，比 如说在上风 门时检 测未检测到有一项未变化，则 系统置位用作传感器逻辑故障标志位的 M0 ． 0 ，系 统 自动进行处理故障处理。 2 ． 4 ． 4系统故障程序 在 系统 出现故 障时，系统 自动进行处理 故障 处理。在系统进入故障处理子程序时，首先判断故 障的严重程度。不 同的故障的严重程度不一样，系 统将故障分为三个等级 ，一等级时系统可以正常运 行，二等级时系统可以由绞车的司机将绞车进行停 止，三等级时系统紧急停 止绞车，切断绞车的电 源，根据 系统对于故障的的分级进行不同的处理。 对于 以上不 同的子程序 出现的故障而言也有 着相对应的处理方式。如在矿车服务时，MWI 0 时系统进入故障处理程序，处理的方式是采用第 一 等级 的方式。系统会 显示报警 ，提 示有故障 ， 但是正常运行。如果一旦 M1 ．0置位 ，表示的 S 1 1 故障，进入故障处理程序，系统采用的是第二等 级的处理方式进行报警。如果执行程序时一旦出 现风门没有开 的故障我们系统采用 的是立即停 止 运行即系统最严重的处理方式。 3 手动工作 本文设计的基于 P L C的 自动风门的系统工作 状态 一种是程序控制工作状态，一种是手动工 作状态。程序的设计主要是应用于 自动工作状态， 而对于系统 有故障时，或有事故发生时 ，应采用 手动工作 。只有风 门的强制开启和关 闭的相关子 程序可以工作 ，系统不进行监视矿 车的信 号，不 在进行报警。当开关 1 按 下时，系统将风 门进行 开 启 ，一 旦此 开关 复位时 ，风 门就被 系统 关 闭 。 4 结束语 以上是 P L C控制 的自动风门的分析，风 门在 无故障情况下 的 自动控制和在有故障时 的手动控 制 ，系统对于不 同的情况有着不 同的处 理。实现 了风 门可以进行软件 的 自动开启与关闭，也能通 过传感器进行检测风 门是否 出现故障。通过检测 矿车的位置，来进行发现其是否有故障。 自检程 序可 以发现风门在开关时是否 出现故障，也可 以 发现是否遗漏测试点信号 的处理。对于故障进行 分等级处理可以提高系统对于故障处理能力。 参考文献 [ 1 】严俭祝 ， 蒋曙光 ． 煤 矿常 闭风门组的P L C自动控制 系统 [ J 1 ． 煤矿 安全 ， 2 0 0 2 1 0 ． 【 2 】张卫国． 对煤矿井下风 门 自动控制 的构 想[ J l _ 矿业安 全 与环保 ， 1 9 9 2 2 3 9 4 0 ． 【 3 ]廉 自生， 唐德 茂， 赵福祥 ． K H F M I 型 自动风 门研制【 J 】 _ 煤 矿机 械， 2 0 0 1 7 4 2 4 3 ． 第3 4 卷第8 期2 0 1 2 - 8 下 1 1 4 1 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m