矿用可编程控制器及提升机模拟教学实训平台研制.pdf

“ 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 2 年 第3 1 卷 第1 期 彳 亍业 应 用 与 交 流 2 、科研平台P L C主机、触摸屏等硬件和软件成龙 配套， 为技术革新编制程序或开发系统提供仿真实验平台。 3 、竞赛功能一一配置与技术竞赛相关的统一标准 部件和快捷接线方式， 为煤矿或矿区开展 P L C技术竞赛 提供服务 。 4 、应急备件选用矿区在线使用的主流 P LC机 型和各种软硬件 ， 特殊情况下可临时移作应急备件 。 5 、实际接线训练目前市场上的P L C教学试验 台存在的普遍问题是模拟演示功能强， 而实际接线训练 不足 ， 本试验台要在实际接线的训练效果方面有突破 。 6、性价 比～一 以满足矿山电气的常规需求为主 ， 要求操作安全 、性能可靠、经济实用。 可编程控制器教学实训平台以可移动模块化方式， 根 据教学或科研的实际需要 ， 满足多种类型的可编程控制器 实训要求， 灵活组装出各种实验电路。以求减小实验设备 所占空间， 降低设备造价， 增强学员对元件的感性认识和实 际接线训练， 方便集中培训或大型技术竞赛的需要 。 提升机模拟装置采用变频调速技术 ， 装设了试验电 机、导向轮、低速反馈轴编器、高速反馈轴编器、提升 钢丝绳、提升容器、稳罐装置及指示灯等 ， 与现场使用 的提升机操作台相配合 ， 仿真提升机各种运行工况 ， 可 满足提升机操作人员、维修 电工及管理人员对煤矿最 复杂控制电路关键知识点 P L C通讯、模数通道程序编 写 、数模通道程序编写、速度处理程序、行程处理程 序、P I D调节程序等程序编写的实训功能。 3 实训设备实施方案 3 ． 1 可编程控制器实训平台 经过对煤矿现有机电子系统控制设备进行了充分调 研， 目前常用的可编程控制器主要集中在三菱和西门子两 种类别， 需要电气维护人员掌握的知识点集中在基本程序 设计能力的掌握及开关量、模拟量输入 ／输出、总线通讯、 高速计数器、数码管显示等接线及程序处理方面的内容。 每个 PL C实训台配备有 三菱P L C单元电路板一块， 安装 F X2 N --3 2 MR 一 台， 模拟量模块 F X2 N -- 4 AD、 F X2 N --4 D A各一块 ， F X2 N - 4 8 5 一 B D通讯板一块。 一一 西门子 PL C单元 电路板一块 ， 安装电源模块 P S 3 0 7 一块， S 7 ～ 3 0 0 3 1 4 C 一 2 D P一台， 内含 DI 口2 4 点、 D O口1 6 点、AI 15 1 4 点 V ／ mA型 、AI 口1 点 热电阻／ 热电偶型 、AO口2 点 V ／ mA型 。 饺 计算童L 客 流 2 2 蠊 炱 流 电 撩 黯 矗 船 l ● 电 源单元 器 P L c 单元 f4 c 吨 神 嚣 鬻 勰 2 2 0 V 直 D I 接 口 D O 接 口 I 接 口 O 接 日 受 械 奄 攥 辩 瘴 电 湃 l l I P L c端 予 捧 l 囡 曰 困 围 困 园 图 囡 图 因 图 1 P L C实训台结构框 图 图 2 提升绞车仿真系统结构框 图 该设备集三菱 F X2 N系列可编程控制器、西门子S 7 3 0 0 系列P L C及西门子S 7 2 0 0 系列P L C和接线端子排于 一 体， 单元模块组合式设计， 结构合理， 功能齐全， 实验方 便。该设备硬件、软件配置齐全， 每个机种都可以单独进 行实操训练， 也可以进行组合功能实验。使学员全面地、 系统地掌握 目前流行的工业 自动化控制设备， 结构原理、 彳 亍业 应 用 与 交 流 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 2 年 第3 1 卷 第1 期 n d us t r i a l App l i c a t ion s a n d Comm u nic a t ion s 编程技巧、组合通讯、综合应用、安装操作及检测维护。 3 ． 2 提升机模拟教学实训装置 该装置由操作 台和提升模型组成。 核心部分是 由PL C可编程控制器 ， 三相电机变频 器 ， 绞车 三相电机驱动 构成， 仿真程度高。主要反映了 立井罐笼提升的基本环节、信号闭锁系统及安全 回路 的内容 。通过操作和程序的编写能使同学们对罐笼提 升系统、信号及闭锁、安全回路的基本原理和常识有一 定的了解和认识 ， 能够对 P L C程序进一步理解 ， 提高操 作水平和维护工作的效率 ， 缩短了故障处理的时间。 一一 操作 台内含一套完整的提升机控制 电路 。 由 触摸屏、主控机 P L C、监控机 P L C、电流检测模块、限 流模块、可调闸模块、语音报警模块、继 电器板、各种 仪表及指示灯等组成。 ～一 模拟提升装置由三菱变频器、试验电机、减速 机、导向轮、低速反馈轴编器、高速反馈轴编器、提升 钢丝绳、提升容器、稳罐装置、深度指示器 、减速开关、 过卷开关、停车开关、中间继电器 、L E D数码管、报警 电路及各种信号指示灯 。 4 结束语 该系统融合计算机技术、可编程控制技术、现场总 线通讯技术、变频调速技术、电力拖动 自动化技术等 ， 以模块化设计方式 ， 根据教学或科研的实际需要 ， 灵活 组装出多种实验电路 ， 为煤矿电气操作维护技术管理人 员的培训实验科研构建了一个方便快捷高效的平 台。 矿用可编程控制器及提升机模拟教学实训平台的建立 ， 将大大增强煤矿机电技术人员培训工作的针对性、实 效性， 提高操作水平和维护工作的效率 ， 缩短了故障处 理的时间， 经济社会效益显著。2 0 l 1 年， 该项目获中国 煤炭工业科技进步三等奖。 作者简介 殷鹏 1 9 7 4 一 ， 男， 本科， 高级工程师， 从事技术管 理 工 作 上接第 8 6页 以滤掉干扰信号。 此外 ， 在这个电路里， 由于各个芯片的运作都要经 过单片机 的中转。因此在程序 的时序上也是一个较大 的问题 。由于 电路里对于显示采用的是动态显示 ， 各 位、各段 L ED点亮的时间及次数都会影响到所看到的 显示效果。在程序里， 本设计采用了多次的输出循环和 单个的段输 出延时相结合的办法来解决这一 问题 。但 是， 这一 问题 的解决实质上就是 以时间换取空间 ， 以牺 牲 C P U的时间来实现的。因此， 若对显示部分采用串行 输出则会提高 CP U 的处理效率。 在本设计中， 电路的波特率为 2 4 0 0 b ／ s 。虽然理论 上比较支持为 4 8 0 0 ， 但是经过实际调试后 ， 在电路里， 波 特率为 2 4 0 0效果比较好。 在这一设计 中， 虽然 己经尽量完善这一系统 ， 但在 细节方面还是不可避免的存在着一些问题。 参考文献 [ 1 】李华． MC S 一 5 l 系列单片机实用接口技术【 M】 ． 北京 北 京航 空航 天大学出版社 ， 1 9 9 6 ． 5 ． 【 2 】张友德 ． 单片机微型机原理、应用与实验 修订版 【 M】 ． 上海 复旦大学出版社， 1 9 9 9 ． 1 2 ． 【 3 】电子产品世界I N] ． 2 0 0 3 ． 3 下半月刊． 【 4 】康华 电子技术基础一数字部分【 G 】 ． 华中工学院电子学 教研 室， 1 9 9 8 ． 7 ． 【 5 ] 李广弟． 单片机基础 修订本 【 M] ． 北京 北京航空航天大 学 出版社 ， 2 0 0 1 ． 7 ． 作者 简介 席志凤 1 9 7 9 一 ， 女，中级讲师， 从事电气职业教 上接第 8 9页 力变速箱压力、温度、转速及流量等参数的采集、显 示、存储、处理和报表打印， 对液力变速箱的测试起到 了极大的帮助。 参考文献 f 1 】 丁辉． 艾里逊变速箱专业维修及故障分析技术的研究[ J ] ． 渤海油田生产设备管理与维修 ， 2 0 1 0 1 3 2 3 4 ． [ 2 】恒扬科导． Vi s u a l B a s i c 6 ． 0程序设计学与用教程[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 3 2 - 4 ． 【 3 】 徐品政， 罗益民． 新型污垢热阻在线检测仪的研制⋯． 自 动化仪表， 2 0 1 l 8 8 1 - 8 4 ． [ 4 】马建明． 数据采集与处理技术 ． 第二版[ M】 ． 西安 西安交 大出版社， 2 0 0 5 ． 作者简介 丁辉 1 9 8 1 一 ， 男， 工程师， 在职硕士， 从事海洋钻 修机 设备 的运 维及 管 理 工作 。