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1、? 第 2期 (总 32期 )河北能源职业技术学院学报No. 2( Su mNo. 32) 2009年 6月Journal ofH ebeiEnergy Institute ofV ocation and T echnologyJun . 2009 基于 PLC控制矿用提升机教学模型的开发 黄夷白 (兰州资源环境职业技术学院, 甘肃 兰州 ? 730021) 摘 ? 要: 介绍 PLC控制矿用提升机硬件及教学软件的设计过程, 给出了总体设计方框图及主要硬件 电气控制线路框图, 来分析输入输出点的作用。达到配合 PLC 、 电气控制等课程实训教学的目的。 关键词: PLC; 提升机教学模型; 硬
2、件电路; 软件设计 中图分类号: TD534? ? ? 文献标识码: A? ? ? 文章编号: 1671- 3974( 2009) 02- 0078- 03 The TeachingM odelsDevelopm ent ofM ine- usingHoisters Based on the Controlling of PLC HUANG Yi-bai ( LanzhouResources and Environment VocationalTechnical College, Lanzhou, Gansu 730021) Abstract : The paper has mainly in
3、troduced the desingning process of the hardware of the m ine- using hoisters based on PLC and its teaching software.In this paper ,the general designing plan and main elec? tric controlling circuit draw ings are also introduced to analyze the functions of input and outpu. t The practi? cal teaching
4、ai m can be reached by using PLC contro. l Key words : PLC;teaching models of hoisters ;hardware circui; t software design ? 收稿日期: 2009- 01- 08 ? 作者简介: 黄夷白 ( 1957-), 女, 大学, 兰州资源环境职业技术学院副教授。从事教学与科研工作。 ? 一、 前言 矿用提升机系统当采用 PLC控制系统时可作到 运行可靠、 编程简单、 维修方便、 抗干扰性强。鉴于 以上优点近年来已成为矿用提升机系统中使用最多 的控制方式, 利用 PLC控制矿用提升
5、机系统是工业 过程控制的典型实例, 是矿山机电、 机电一体化技 术、 生产过程自动化等专业的配套教学和实训装置, 是 PLC、 电机拖动与控制等课程实践教学的一个必 不可少的重要内容。为了满足矿山机电、 机电一体 化技术、 生产过程自动化等专业对可编程控制技术 课程实训教学的要求, 着手开发了 PLC 控制矿用提 升机教学模型, 该系统可作为立井提升控制, 电动机 的正反转由一个 ? 12V 的电源供电, 指示灯由一个 5V的电源供电; 各站点信息由一个 74LS48译码芯片 驱动的共阴极数码管显示。在硬件电路连接好后, 向 PLC传送编好的控制程序, 它能按预先的逻辑完 成提升机的控制。 二
6、、 提升机的硬件设计 提升机是根据外部呼叫信号以及自身的控制规 律运行的, 呼叫通常是随机的, 所以提升机的控制系 统实际上是一个人机交互式的控制系统。单纯用顺 序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的。因此, 该装置采用随机逻辑方式控制。总体设计框图如图 1所示。 图 1? 总体设计框图 1 . 对系统的控制要求 该系统由提升机装置、 变压稳压电源及提升机 控制系统等组成。提升机的运行是根据各水平站点 的呼叫信号、 限位开关信号进行控制。由随机的输 入信号以及提升机的相应状态适时控制提升机的运 行。各水平是由各站的限位开关进行控制的。当经 过某水平时, 碰限位开关, 限位开关得到一个输入信 号,
7、 便于 PLC控制。 为了便于观察, 对提升机所在的水平站点进行 显示, 采用 LED数码管显示, 提升机的运行方向、 水 平站点的呼叫信号用指示灯显示。为了提高提升机 ?78? 黄夷白: 基于 PLC控制矿用提升机教学模型的开发 的运行效率和各水平站点的精度, 系统要求 PLC能 对各水平站点启动、 运行 (加速、 减速 )、 制动进行有 效的控制。根据各水平站点的实际位置以及直流调 速系统的控制来实现。 2 、 系统的组成 该系统选用 FX2N - 64 MR, 它能满足该系统对 控制的需求。 对模型电动机需用体积小、 启动、 调速方便, 接 线简单, 可实现正反转。为此采用小型直流电动机
8、, 电源电压为 24V。通过调节直流电动机的转速。电 枢电压升高, 则电动机转速上升; 电枢电压降低, 则 电动机转速下降。改变励磁电流的方向或电枢绕组 的连接方向, 就可改变电动机的转向。该系统通过 改变电枢绕组的连接方向即上行接触器和下行接触 器的接通和断开, 来改变直流电动机的转向, 从而实 现各水平站点的上下运行。 3 、 电气控制的实现 提升机控制线路主要由以下几个部分组成: 招 呼线路、 定向各水平站点线路, 电动机启动运行线 路、 呼叫指示线路、 各水平站点显示线路、 开关门控 制线路及安全保护线路等。 电气控制线路方框图如图 2所示。 图 2? 电气控制线路方框图 系统具有完善
9、的软硬件保护环节, 全自动运行; 除常规的保护外, 还具有深度指示器断轴 (断线 )保 护、 减速点后备保护、 错向保护、 给定方向记忆保护、 二级制动解除保护、 减速段超速保护、 自动换向等功 能; 安全回路由 PLC内部和外部 AC回路串联实现冗 余; 制动电源装置能实现脚踏制动、 速度及电流闭 环、 满足各种载荷所需的制动力矩; 系统能实现提升 机全运行过程的自动监控, 对提升机运行过程中的 参数及可能危及提升机正常运行的设备进行监测, 并具有故障显示, 报警功能; 具有上位机通讯接口, 实现远程诊断和数据采集功能等。 4 、 系统软件 提升机电控系统对提升容器进行加速、 等速、 减 速
10、、 爬行、 保护等进行控制。根据工艺要求, 控制过 程如下: 1)系统加电后, PLC首先检查各保护环节及输 入信号状态是否正常。如果正常, 则解除允许开车; 否则, 不允许开车。其次, 井下发出提升机信号时, 提升机按照预定程序进行: 2)提升机模型层显示与信息存储 按下呼叫层按钮, 提升机的响应逻辑显示, 同时 存储该层信息。 限位开关 X010- X014用常闭触点有两个好处: ( 1)当原水平与呼叫水平同时禁止呼叫; ( 2)当提升 机上升或下降到相应水平时, 解除该水平呼叫指示。 Y001与 X001并联并实现自锁。呼叫层信息寄存器 由 DO来充当, 随着呼叫水平的改变, 其内容也在
11、改 变。 m 3 M10为分水平屏蔽辅助继电器, 其作用是 屏蔽反向呼叫或后呼叫, 常闭触点构成互锁控制电 路。 3)提升机中途暂停控制电路 当几个水平同时呼叫时, 中间水平应该由暂停 来响应呼叫。暂停采用延时继电器与限位开关配合 来实现。呼叫信号与限位开关信号不能共存。因此 需要用一个辅助继电器来代替呼叫指示信号来与限 位开关配合来实现暂停。 4)提升机响应电路 提升机响应时, 应判断原水平与呼叫水平之间 的位置关系。如果原停水平大于呼叫水平, 则提升 机下降; 反之, 上升。暂停辅助继电器、 故障定时器、 急停按钮继电器等的常闭触点将与提升机的正反转 控制构成互锁控制电路。 5)启动加速,
12、 以电流为主、 时间为辅原则进行转 子电阻的切除控制; 6)等速运行, 控制系统无任何切换; 7)减速阶段, 投入低频 (活动力 )制动电源, 以速 度原则进行控制; 8)低速爬行, 自然过渡到正常运行; 9)停车卸载。 在全运行过程中, PLC根据电流、 时间、 速度、 位 置等给定信号与实际信号进行比较、 运算和监测, 发 出控制信号。 三、 结束语 1)从实际运行情况看, 用 PLC技术对矿用提升 机电控系统进行控制。可以加强系统的控制功能和 系统对故障的判断处理能力, 提高系统的可靠性和 安全性。 2)上述控制系统如果在工业控制 (下转 83页 ) ?79? 王全营: 浅谈宾馆饭店电气
13、施工设计 位开关随着低压总刀开关的合闸, SQ打开, 电铃停止 报警。 2 、 低压配电系统设计 ( 1)房间路数的确定 每个楼层总配电开关分至客房一般两个房间一 路, 如经济条件允许, 可每个房间一路, 尽量别超过 两个房间。一个房间有故障, 不能影响其他房间的 使用, 对于三星级饭店, 这一点尤其重要。 如果两个房间共用一个电源, 在每个房间的入 线处各设一漏电开关作为本房间的末级保护, 一旦 本房间故障漏电, 此开关动作, 不会影响另外一个房 间的使用, 防止停电范围扩大。 ( 2)房间漏电开关位置的确定 每个房间的漏电开关过去均安在房间剑道顶 内。这种安装方法有以下不足: 第一、 维修
14、不方便, 需打开吊顶到顶内。 第二、 一旦有故障, 维修时打开吊顶, 影响房间 卫生, 尤其有住宿客人时, 会给客人带来很多不便。 第三、 维修完毕, 再安吊顶天花板时, 手上的灰 尘会粘在天花板上, 既不卫生, 也不雅观。 因此鉴于以上不足, 应将漏电开关安装于管道 井内适当的位置, 保证安全距离, 这样, 故障维修极 为方便, 不用进入房间, 既不影响客人休息, 又保护 了客人的隐私, 同时, 其它不足也随之得到了弥补。 如果管道井内位置不能满足要求, 还可将此漏 电开关在走廊墙上暗装, 或安在走廊顶内, 也可以弥 补很多不足。 ( 3)床头面板的设计 客房电气控制部分安装在床头柜上, 这
15、样布置 有如下弊端: 第一、 客人的饮料等洒到床头柜上, 将 引起漏电, 极不安全。第二、 服务员打扫卫生时容易 将床头柜插头碰掉。现在电脑和手机是常用工具, 过去客房没考虑这部分, 所以新设计建设或装修要 将此部分考虑进去, 以便给客人提供更大方便。 装修改造后, 可在此处装设面板, 设总开关, 不 受此开关控制的有夜灯、 请勿打扰、 电脑电源插座、 手机冲电器插座等, 这样, 总开关关掉后, 以上部分 仍有电源, 既方便了客人使用, 又保证了客人休息时 不被打扰。为了便于客人躺在床上操作, 新床头面 板的高度在 700mm比较合适。 ( 4)剃须插座 过去卫生间剃须插座是有 220V、 1
16、10V的专用插 座。装修后配备了干发器, 其上有 220V和 110V专 用插座, 故此, 装修后卫生间安装防水五孔插座就完 全可以了。 ( 5)电视、 电脑、 台灯、 手机充电器电源插座的高 度将电视柜和写字台的高度定为 760mm, 此部分的 电源高度定在距地 800mm, 便于领取电源。 三、 有线电视系统 我们饭店共九层, 地下一层, 地上八层, 地下一 层为空调机房、 泵房、 电话机房、 电视机房、 高、 低压 配电室等, 地上一、 二层为餐饮及会议, 三至八层为 客房。装修改造前, 客房电视信号线主要是树干式 敷设方式。电视信号线由三层串至八层, 若三层电 视信号线出现故障, 就会
17、影响四至八层的使用, 若八 层信号线有故障, 同样会影响三至七层的信号强度。 针对以上问题, 我们进行了改进, 采用树干式与 放射式相结合的敷设方式, 在弱电管道井每层设一 台信号放大器, 放大器输出通过分配器将信号线分 别敷设至各个房间, 这样, 可弥补上述不足。电视信 号插座的高度与电源插座相同。 四、 宽带系统 由于我饭店是上世纪末建设的, 当时没有考虑 宽带系统。随着时代的发展, 住宿的客人大部分都 要上网, 为此, 在装修改造时, 我们将每个房间均安 装了宽带信号线, 采用树干式与放射式相结合的方 式, 每两层设一台调制调解器, 再由路由器输出到各 个房间。宽带插座高度与电源插座高度
18、相同。 总之, 电气设计、 施工要切合实际, 在保证安全、 可靠、 经济的前提下, 达到实用性, 实现人性化。 (上接 79页 ) 中运用, 可使现场维护工作量减少 40%, 能耗减少 20 % 30 % , 节能效果显著; 3)需要进一步完善保护系统, 如漏电监测与检 测系统; 系统的抗干扰问题等。 在现有 PLC技术的基础上, 进一步进行功能扩 充, 对进一步提高我国矿用提升机电控系统的现代 化水平将起到积极的作用。 参考文献: 1徐德, 孙同景. 可编程序控制器 ( PLC)应用技术 M . 济 南: 山东科学技术出版社, 2001 . 2郭兴朴, 段振刚. 实验用微型仿真电梯的研制 J. 北京工 商大学学报 (自然科学版 ), 2001, 19( 7): 18- 21. ?83?