基于PLC的矿山斜井防跑车的控制系统

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[摘 要]本文介绍了可编程序控制器（PLC）在矿山斜井安全监控系统中的应用设计，具体地阐述了控制系统的功能特点、工作原理、硬件结构和软件设计。

[关键词]PLC 安全监控 I/O接口 测速

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0138-01

前言

矿山斜井是生产运输的重要环节，也是斜井跑车事故经常发生的地段。为了有效地防止跑车事故的发生，在生产中装备了多种形式的防跑车装置。在这些防跑车装置中，采用常开跌落式的居多，其中部分采用机械撞击式控制机构，其动作准确率不高；而大多数采用电动脱落式控制机构，多为人工控制，功能较少，可靠性不高，适应性较差，现场调试维护不便。将PLC技术应用于防跑车控制系统，不仅能够达到控制要求，而且与采用数字电路或单片机设计的方案相比，系统结构简练，可靠性和性能/价格比高。

控制系统的功能和特点

基于plc的防跑车控制系统，可实现对防护装置的多功能自动控制。配上相应的电源部分后 ，能够广泛用于矿山井下所有有127V电源的斜井，可分别做成矿用一般型和矿用防爆型两种形式，以满足不同井型和不同地点的斜井使用。其探头安装不受轨道形状和距离的限制，可适用于各种不同轨距轨型的斜井。其速度整定值可在1.0米/秒到15.0米/秒的范围内任意选定，适用于绞车提升速度不同的所有斜井。它所控制的防跑车装置为常开式，可以克服常闭式防跑车装置给斜井提升带来的不利因素。它有对防跑车装置动作状态的检测功能，以免防跑车装置动作后仍进行提升而造成其他事故；具有本地报警和远程报警的功能，方便了实际操作，提高了安全性。具有实时速度显示功能，使人们对车辆的运行状态有直观的了解，且方便对本身运行状态的判别和现场调试、维修。有一定的超速运行值的记忆功能以便查询；有方便的模拟功能，以减少实际试验对防跑车装置造成的破坏。

系统的结构及原理

根据实际控制对象的特点、应用环境，在设计中选用三菱公司FX2系列的可编程序控制器（PLC）FX2-32MT进行控制设计。该机种在小型PLC中性能/价格比较高，具有极高的可靠性，适用于矿山生产的恶劣环境。其指令系统很丰富，除了一般的逻辑顺序控制功能以外，还具有很强的算术和逻辑运算能力，并具有独特的键盘和显示处理指令，给实际应用设计带来了极大的方便。控制系统的组成框图如图2所示。系统以PLC为核心，加上输入和输出环节构成。由于需要显示即时速度、设定值和查询值，所以系统中选用了晶体管输出型的PLC FX2-32MT进行设计。

主机共有32个输入/输出点，其中输入和输出点各占16点。实际设计中16个输入点全部用完，输出点用了10个。可见PLC的资源得到了相当充分的利用。具体I/O分配如表1所示。输入中数字键“0”- “9”用于速度设定，“测速1、2”分别是两个速度测量探头的输入点，“检测”为装置动作检测输入点，“设定”和“查询”分别是速度设定及速度超限历史查询的功能键，操作完成后都按“结束”键表示完成。输出中“V3”、“V2”、“V1”输出显示速度的三位位选信息，“D3”-“D0”分时输出显示速度的数字信息，“报警1、2”分别是本地报警和远程语音报警输出，“控制”端经继电器接脱钩控制机构。系统运行时先按照实际要求设定速度。具体操作时先按“设定”键，然后按相应的数字键输入速度的设定值，最后按“结束”键完成设置。工作时两个速

度测量探头按照要求安装在斜井的轨道上，用来对车辆运行的速度进行检测。当矿车轮经过时先后发出检测信号送入PLC内，由定时器给出其时间间隔，再由程序计算出矿车的实际运行速度和设定值进行比较，如达到或超过设定值则接通防跑车装置的电动脱落机构电路进行保护，同时记忆和显示速度值并启动报警，否则只显示速度值。本地报警用扬声器送出，远程语音报警负责防跑车装置动作后复位前的报警，提醒操作人员在复位后再进行提升工作，且报警直到装置复位后停止。装置动作检测按钮负责对防跑车装置的状态进行检测。在进行模拟试验时，断开电磁铁回路的转换开关，系统除拦车装置不动作外，其他都按照正常工作方式进行。

系统软件设计

系统的软件结构流程图如图2所示。初始化后，根据输入信号的有无进行参数的设置和历史记录查询的相关处理。接下来进行实时速度的测量和判断，如超过设定值则启动本地和远程报警，同时将速度值存入历史记录之中，否则只将速度值送出显示。实际系统中考虑到车轮距以及运行方式等多种因素下的抗干扰和误检测，规定两只测速探头的安装距离为27cm，该距离除以矿车经过两个测速点的时间间隔即得到实际速度。数码管显示的速度值即以cm/s为单位，所以系统能够达到准确度为0.01m/s的运行速度值，达到较高的测量精度。但是由于PLC内数据存储器的容量很有限，从而限制了系统保存历史记录的能力。

结束语

用PLC进行矿山斜井防跑车的控制设计，不仅比单片机系统具有更高的可靠性，而且可以缩短开发周期。对提高井下的安全生产水平和生产效率具有一定意义。

参考文献

[1] 钟肇新.可编程序控制器原理及应用.华南工业大学出版社.1991，4.

[2] 力源公司.单片机应用设计作品选.1997，10.