基于PLC的煤礦皮帶控制系統(tǒng)摘要為了保證煤礦井下運輸系統(tǒng)的平安、高效、可靠運行，對井下皮帶輸送機進行自動控制對提高煤礦自動化管理水平具有重要意義。本設計在分析皮帶輸送機集中控制系統(tǒng)功能根底上，以S7-300型PLC為核心構造了單條皮帶和單臺給煤機的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由操作臺和PLC組成，操作臺用來后臺管理和實時顯示運行信息，PLC主要來完成現(xiàn)場信號的采集和實時控制。本文首先介紹了皮帶控制系統(tǒng)的構成和功能，分析皮帶輸送機常見故障類型及保護，確定控制系統(tǒng)的硬件結構并完成了設備選型，然后對系統(tǒng)進行軟件設計；最后提出了皮帶控制系統(tǒng)的抗干擾措施。關鍵詞：煤礦；皮帶；控制；PLCABSTRACTToensuretheoperationinundergroundtransportsystemreliableandsafeincoalmine,itisveryimportanttocarryoutautomaticcontrolofbeltconveyorforraisingthelevelofautomaticmanagement.Onthebasisofanalyzingcentralizedcontrolfunctionofbeltconveyor,wedesigntheautomaticcontrolsystemwiththesinglebeltandasinglemachinewhichbasedonS7-300typePLC.ThesystemiscomposedbytheoperationflatandthePLC,Theoperationflatisusedtocontrolflatanddisplayrunninginformationreal-time,andPLCisusedtocollectfieldinformationandcontrolbeltreal-time.Inthispaper,thecompositionandfunctionofthebeltcontrolsystemisintroducedfirstly.Structureofhardwareisconfiremedandtheequipmentselectionisalsocompleted.Thenthesoftwaredesignisconducted.Atlast,theanti-jammingmeasuresofbeltcontrolsystemisrepresented.Keywords：coalmine；beltconveyor；control；PLC目錄1緒論與液力偶合器相比，CST裝置的優(yōu)點：(1)采用CST可降低30%的膠帶張力；(2)采用CST后傳動效率可以提高13%；(3)采用CST后，膠帶的平安系數(shù)可降低1.9，但平安度不變。圖人機界面HMI人機界面[23]是工作人員與CPU進行交互的界面，這里我們選用觸摸屏和操作臺。觸摸屏是對帶式輸送機實施控制操作和監(jiān)視帶式輸送機的運行工況。觸摸屏可以監(jiān)視帶式機速度、拉線急停和跑偏開關的動作位置等各種保護狀況以及顯示帶式輸送機的正常運行工況和各種故障狀態(tài)。通過操作臺的各種控制按鈕，可以進行工作方式選擇和就地控制帶式輸送機。觸摸屏技術就是使用者只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字，就能實現(xiàn)對主機的操作或查詢，這樣就擺脫了鍵盤和鼠標操作，從而大大地提高了計算機的可操作性。觸摸屏是一種最直觀的操作設備，只要觸摸屏幕上的圖形對象，計算機便會執(zhí)行相應的操作。觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、鞏固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點。2.2控制系統(tǒng)功能起動流程在皮帶機空載情況下，按照煤流順序由首設備端或故障機端向尾設備端開機。其開機過程為本條皮帶機接受到上游皮帶機發(fā)出的開機指令后，延遲略小于上游整條皮帶運行時間后開機，同時對下游皮帶機發(fā)出開機指令。這種方式能夠防止隊列中多數(shù)皮帶機電機長時間空轉，到達節(jié)能的目的。停機流程1)順煤流停機正常情況下，按照煤流順序由首設備端向尾設備端逐臺延時停機;故障情況下，按照煤流順序，由故障機設備下游皮帶機開始向尾設備端逐臺延時停機，盡量保證多數(shù)設備空載停機。2)逆煤流緩停機3)逆煤流急停機用于故障狀態(tài)下的一種急停機方式，按逆煤流順序，由故障機設備上游皮帶機逐臺傳遞停機信號向首設備端立即停機。皮帶機停機后應聯(lián)動皮帶機制動器，使皮帶機制動。皮帶運輸機之間聯(lián)鎖每條皮帶機的運行或停止狀態(tài)要能夠通知其上游皮帶和下游皮帶，并能夠與之實現(xiàn)聯(lián)鎖。1)下游皮帶停機一一>上游皮帶聯(lián)鎖停機;2)上游皮帶或給煤機停機一一>下游皮帶繼續(xù)運行本皮帶等長距離后，聯(lián)鎖停機。皮帶運輸機與附屬設備之間聯(lián)鎖皮帶輸送線應與附屬設備之間聯(lián)鎖，不同的皮帶輸送線具有的不同的附屬設備，要根據(jù)實際情況具體考慮。例如皮帶機啟動前和皮帶機停止后，應與皮帶機制動器聯(lián)動，使皮帶機解除制動或使皮帶機制動。監(jiān)控系統(tǒng)要能夠對這些附屬設備進行控制。皮帶運輸線運行故障聯(lián)鎖及其處理1)皮帶跑偏皮帶輕跑偏驅動警鈴，翻開警燈；皮帶重跑偏①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。2)電機電流異常電流應劃分為3個等級:正常范圍、報警范圍、危險范圍。當電流處于報警范圍時驅動警鈴，翻開警燈；連續(xù)長時間處于報警范圍時①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。(2)當電流處于危險范圍時①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。3〕皮帶縱撕皮帶縱撕①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。4〕斷帶皮帶斷帶①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。5〕帶松帶松驅動警鈴，翻開警燈，提示操作員啟動或調整皮帶張緊裝置，對皮帶進行張緊。6〕皮帶打滑皮帶打滑驅動警鈴，翻開警燈；連續(xù)長時間處于皮帶打滑時①停本機②驅動鰲鈴，翻開警燈。7〕皮帶速度異常皮帶速度應劃分為3個等級:正常范圍、報警范圍、危險范圍當皮帶速度處于報警范圍時驅動警鈴，翻開警燈；皮帶速度連續(xù)長時間處于報警范圍時①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。當皮帶速度處于危險范圍時①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。8〕滾筒溫度過高滾筒溫度過高①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。9〕皮帶運輸線出現(xiàn)煙霧皮帶運輸線出現(xiàn)煙霧①停本機②驅動警鈴，翻開警燈，啟動自動灑水裝置。10〕堆煤帶頭堆煤①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。11〕煤倉煤位檢測12〕無聯(lián)鎖。13、急停開關動作急停開關動作①停本機②驅動警鈴，翻開警燈。14〕皮帶運輸系統(tǒng)監(jiān)控設備自身損壞傳感器損壞屏蔽該傳感器系統(tǒng)降級使用控制站損壞系統(tǒng)停機系統(tǒng)控制方式轉為“現(xiàn)場手動控制〞3基于PLC的皮帶控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)3.1PLC簡介可編程序控制器〔ProgrammableLogicController〕，簡稱PLC，是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入輸出接口，以位運算為主，能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和算術運算功能，用于控制機器和生產過程的自動控制裝置[16][17][20]。它專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計，應用面廣、功能強大、使用方便，已經成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。LC組成PLC由中央處理單元，輸入輸出單元高速計數(shù)單元組成。西門子研制的PLC以其極高的性能價格比，在國內占有很大的市場份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應用。S7—300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成，各種模塊安裝到機架上。通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網絡上。PLC可以認為是由輸入局部、控制局部和輸出局部等組成，但它是采用大規(guī)模的集成電路的微處理器和存儲器來代替繼電器控制線路，控制作用是通過編制好并存入內存的程序來實現(xiàn)的。PLC的等效電路如下：圖3.1.1輸入局部：用于接受外部輸入信號，與外部輸入設備連接?？梢缘刃橐粋€受控于外部用戶輸入設備的繼電器線圈〔輸入繼電器〕?？刂凭植浚旱刃в谝粋€受控于內部邏輯的一個線圈，接點可用于驅動外部輸出設備的繼電器。輸出局部：用于與外部輸出設備連接。LC特點PLC具有以下特點[21]：1)靈活、通用PLC是通過在存儲器中的程序實現(xiàn)控制功能，假設控制功能需要改變，只需修改程序及少量接線即可。而且，同一臺PLC還可用于不同控制對象，通過改變軟件那么可實現(xiàn)不同控制的控制要求。因此，PLC具有很大的靈活性和通用性，結構形式多樣化，可以適用于各種不同規(guī)模、不同工業(yè)控制要求。2)可靠性高、抗干擾能力強PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會出現(xiàn)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)中接線老化、脫焊、觸點電弧等現(xiàn)象，因此，在各種惡劣工作環(huán)境和條件下也可以可靠工作，將故障率降至最低。3)編程簡單、使用方便PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言〞編程，容易掌握。目前，PLC大多采用梯形圖語言編程方式，它既繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感，又考慮到電氣技術人員的讀圖習慣和應用實際，電氣技術人員易于編程，程序修改靈活方便。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現(xiàn)場的用戶設備聯(lián)接,如繼電器、接觸器、電磁閥等聯(lián)接，具有較強的驅動能力。4)接線簡單PLC只需將輸入設備(如按鈕、開關等)與輸入端子聯(lián)接，將輸出設備(如接觸器、電磁閥等)與輸出端子聯(lián)接。接線極其簡單、工作量極少。5)功能強PLC不僅具有條件控制、定時、計數(shù)、步進等控制功能，而且還能完成A/D.D/A轉換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網、生產過程監(jiān)控等。因此，PLC既可對開關量進行控制，又可對模擬量進行控制；可控制一臺單機、一條生產線，也可控制一個機群、多條生產線；可用于現(xiàn)場控制，也可用于遠距離控制；可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復雜系統(tǒng)。6)體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化PLC具有體積小、重量輕、功耗低等特點。由于PLC是專為工業(yè)控制而設計的專用計算機，其結構緊湊、鞏固耐用，以及有很強的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入機械設備內部。因此，PLC在機電一體化產品中被廣泛應用.LC應用領域1、開關量的邏輯控制：它是PLC最根本的功能。所控制的邏輯可以是各種各樣的，如時序的、組合的、計數(shù)的、等待，控制的輸入/輸出點數(shù)可以不受限制，少那么10點，幾十點，多那么成千上萬點，并可以通過聯(lián)網來實現(xiàn)控制。2、模擬量的閉環(huán)控制：PLC具有A/D、D/A轉換及算術運算功能，一次可以實現(xiàn)模擬量控制，有的PLC還具有PID控制或模糊控制的功能?？捎糜陂]環(huán)的位置控制、速度控制的過程控制。3、數(shù)字量的智能控制：利用PLC能接受和輸入高速脈沖的功能，再配備相應的傳感器或脈沖伺服裝置〔如環(huán)形分配器、功放、步進電機〕，就能實現(xiàn)數(shù)字量的智能控制，較高級的PLC還專門開發(fā)了位控制單元模塊、運動單元模塊等，可實現(xiàn)曲線插補?，F(xiàn)開發(fā)的運動單元模塊還能識別數(shù)控技術的編程語言，為PLC進行數(shù)字量的智能控制提供了方便。4、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控：PLC實現(xiàn)控制時，可以把現(xiàn)場的數(shù)據(jù)實時現(xiàn)實出來或采集保存下來，供進一步分析研究。較普遍使用的是PLC加上觸摸屏，可以隨時觀察采集來的數(shù)據(jù)及統(tǒng)計分析結果。5、通信、聯(lián)網及集散控制：PLC的通信聯(lián)網能力很強，除了PLC和PLC之間的通信聯(lián)網以外，PLC還可以與計算機進行通信和聯(lián)網，由計算機來實現(xiàn)對其編程和管理。PLC也能與智能儀表、智能執(zhí)行裝置〔如變頻器〕進行通信和聯(lián)網，互相交換數(shù)據(jù)并對其實施控制。利用PLC的強大的通信功能，把PLC分布到控制現(xiàn)場，并實現(xiàn)各站間及上、下層間的通信，到達分散控制、集中管理，即構成了集散型計算機控制系統(tǒng)(DCS)或現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。PLC的根本工作原理PLC運行時，內部要進行四大類操作[28]：公共操作〔以故障診斷、通信處理為主〕，數(shù)據(jù)輸入和輸出操作，執(zhí)行用戶程序的操作，以及效勞于外部設備的操作〔如果外部設備有中斷請求〕。其過程示意圖如下圖。圖3.1.2過程示意圖PLC接通電源后，在進行循環(huán)掃描之前，PLC首先確定自身的完好性，這是起始操作的主要工作。PLC進行清零或復位處理，消除各元件狀態(tài)的隨機性；檢查I/O單元連接是否正確；啟動監(jiān)控定時器T0，執(zhí)行一段涉及到各種指令和內存單元的程序，如果所用的時間不超過T0，那么可證實自身完好，否那么系統(tǒng)關閉。此后，將監(jiān)控定時器T0復位，允許掃描用戶程序。1)公共操作公共操作是在每次掃描程序前進行自檢，假設發(fā)現(xiàn)故障，除了故障燈外，還可判斷故障性質：一般性故障，只報警不停機，等待處理；嚴重故障，那么停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出聯(lián)系。2)數(shù)據(jù)I/O操作數(shù)據(jù)I/O操作也稱為I/O狀態(tài)刷新。它包括兩種操作：一個是采樣輸入信號，即刷新輸入狀態(tài)表的內容；二是送出處理結果，即用輸出狀態(tài)表的內容刷新輸出電路。在PLC的存儲器中，有一個專門存放I/O的數(shù)據(jù)區(qū)，其中對應于輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，我們稱之為輸入映像存儲器。當CPU采樣時輸入信號由緩沖區(qū)進入映像區(qū)，這就是數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)刷新；同樣道理，CPU不能直接驅動負載。當前處理的結果放在輸出映像存儲器區(qū)內，在程序執(zhí)行結束后，才將輸出映像區(qū)的內容通過鎖存器輸出到端子上。這步操作稱為輸出狀態(tài)刷新。3)執(zhí)行用戶程序操作在程序執(zhí)行前復位監(jiān)控定時器T1，即執(zhí)行程序并開始計時。監(jiān)控定時器T1就是通常所說的“看門狗〞，它是用來監(jiān)視程序執(zhí)行是否正常的，正常時，執(zhí)行完用戶程序所用的時間不會超過T1的設定值，執(zhí)行完用戶程序后立即使“看門狗〞復位，表示程序執(zhí)行正常。當程序執(zhí)行過程中因某種干擾使掃描失控或進入死循環(huán)時，“看門狗〞會發(fā)出超時報警信號，使程序重新開始執(zhí)行。如果是偶然因素造成超時，重新掃描程序不會再遇到“偶然干擾〞，系統(tǒng)便轉入正常運行；假設由于不可恢復確實定性故障，那么系統(tǒng)會自動地停止執(zhí)行用戶程序、切斷外部負荷、發(fā)出故障信號，等待處理。4)處理外設請求操作每次執(zhí)行完用戶程序后，就進入效勞外設請求命令的操作，外設的請求命令包括操作人員的介入和硬件設備的中斷。外設請求一般不會影響系統(tǒng)正常工作，而且可能更有利于系統(tǒng)的控制和管理。如果沒有外設請求，系統(tǒng)那么會自動循環(huán)地進行掃描。3.2控制系統(tǒng)的總體結構系統(tǒng)采用現(xiàn)場層(遠程IO),控制層(PLC)和管理層(工業(yè)計算機)組成的三級控制系統(tǒng)來實現(xiàn)皮帶的自動控制。工業(yè)計算機利用友好人機界面實現(xiàn)人機對話和遠程監(jiān)控功能，PLC作為控制器完成邏輯處理和控制任務，遠程I/O實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和上傳。3.2.1下位機集控局部由PLC〔可編程邏輯控制器〕、觸摸屏、檢測局部〔模擬量和開關量采集〕和執(zhí)行局部等組成。圖控制系統(tǒng)的硬件組成在整個系統(tǒng)的設計過程中，除了現(xiàn)場已有的設備之外，還需要相應的就地控制箱等現(xiàn)場設備，另外，還需要為現(xiàn)場的設備提供相應的保護設備。為實現(xiàn)集中監(jiān)控的要求，完成實時數(shù)據(jù)采集、自動控制和上位監(jiān)控的功能，將監(jiān)控系統(tǒng)分成兩大局部：下層的過程控制級，上層的監(jiān)控管理級?？刂葡到y(tǒng)I/O點數(shù)確實定表3.3.1序號絕對地址數(shù)據(jù)類型注釋1I0.0數(shù)字量輸入集控方式2I0.1數(shù)字量輸入就地方式3I0.2數(shù)字量輸入檢修方式4I0.3數(shù)字量輸入CST啟動按鈕5I0.4數(shù)字量輸入CST停止按鈕6I0.5數(shù)字量輸入CST慢動按鈕7I0.6數(shù)字量輸入CST急停按鈕8I0.7數(shù)字量輸入CST輸出報警信號9I1.0數(shù)字量輸入停機信號10I1.1數(shù)字量輸入跑偏信號11I1.2數(shù)字量輸入拉線急停12I1.3數(shù)字量輸入縱撕信號13I1.4數(shù)字量輸入堆煤保護動作14I1.5模擬量量輸入速度檢測15I1.6模擬量量輸入煙霧傳感器16I1.7模擬量量輸入溫度傳感器17Q0.0數(shù)字量輸出擴音預警18Q0.1數(shù)字量輸出超溫灑水19Q0.2數(shù)字量輸出CST啟動/停止20Q0.3數(shù)字量輸出CST急停21Q0.4數(shù)字量輸出CST慢動22Q0.5數(shù)字量輸出CST復位23Q0.6數(shù)字量輸出張緊控制24Q0.7數(shù)字量輸出CST急停指示燈25Q1.0數(shù)字量輸出CST啟動指示燈26Q1.1數(shù)字量輸出給煤機啟動指示燈27Q1.2數(shù)字量輸出煙霧報警28Q1.3數(shù)字量輸出堆煤報警29Q1.4數(shù)字量輸出跑偏報警30Q1.5數(shù)字量輸出拉線開關報警31Q1.6數(shù)字量輸出縱撕報警32Q1.7數(shù)字量輸出張力下降報警33Q2.0數(shù)字量輸出電機定子超溫報警34Q2.1數(shù)字量輸出滾筒超溫報警35Q2.2數(shù)字量輸出皮帶打滑報警36Q2.3數(shù)字量輸出皮帶斷帶報警37Q2.4數(shù)字量輸出皮帶超速報警LC的硬件配置根據(jù)控制系統(tǒng)的要求及I/O點數(shù)的估算系統(tǒng)PLC選用SIEMENS公司S7-300。表3.3.名稱規(guī)格注釋CPU模塊CPU315-2DPCPU自帶存儲器電源框架PS307-5A數(shù)字量輸入模塊SM321每個模塊有32個輸入點數(shù)字量輸出模塊SM322每個模塊有32個輸出點模擬量輸入模塊SM331每個模塊有8點輸入模擬量輸出模塊SM332每個模塊有8點輸出CPUS7-300[21][22][27]CPU模塊類型多種多樣，有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU314IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8種不同的中央處理單元可供選擇。CPU312IFM、CPU314IFM是帶有集成的數(shù)字和模擬輸入/輸出的緊湊型CPU，用于要求快速響應并具有許多特殊功能的裝置。CPU313、CPU314、CPU315模塊不帶集成的I/O端口，其存儲容量、指令執(zhí)行速度、可擴展的點數(shù)、計數(shù)器/定時器數(shù)量、軟件塊數(shù)量等隨序號的遞增而增加[13]。315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有現(xiàn)場總線擴展的功能。因此我們考慮系統(tǒng)以后的擴展，可選擇帶總線擴展功能的CPU，考慮它們的性價比，最終我們選用315-2DP。CPU315-2DP是具有中到大容量程序存儲器和PROFIBUS-DP主/從接口的CPU，它用于包括分布式及集中式I/O的任務中。CPU315-2DP具有48KB的RAM，內置80KB的裝載存儲器〔RAM〕，可用存儲器卡擴充裝載存儲器，最大容量為512KB，指令執(zhí)行速度為0.1ms/1000條，最大可擴展1024點數(shù)字量或128個模擬量通道，其他特性與CPU314相同。CPU315-2DP是帶現(xiàn)場總線〔PROFIBUS〕SINECL2-DP接口的CPU模塊，其它特性與CPU315模塊相同。電源框架PS307是西門子S7-300的專配24V直流電源，這一系統(tǒng)共有2A、5A、10A三種不同額定輸出電流的電源，其工作原理和備用參數(shù)均相同。在這個系統(tǒng)中，選擇PS3075A電源，它安裝在導軌的1號槽，在CPU的左側，用電源連接線連接到CPU上面。圖3.3.1PS3075A負載電源模塊連接單相交流系統(tǒng)，將120或是220伏交流電壓變?yōu)?4伏直流工作電壓。具有防短路和開路保護的功能。一個帶有保護罩的開關可用來選擇120伏或220伏交流線電壓。安裝一小型斷路器，以保護電源模塊的電源進線電纜，斷路器指標應是：220VAC時額定電流是10A，跳閘特性為C類。當輸出正常額定電壓24V時，綠色LED燈亮；當輸出電路過載時，那么LED燈閃爍，輸出電流長期在5到6.5A之間時，輸出電壓下降，縮短電源的使用壽命，當輸出電流超過6.5A時，電壓跌落，過后可以自動恢復；當輸出短路時，那么LED燈暗下來，輸出電壓為0V，短路故障排除后，電壓可以自動恢復；當一次側低電壓時，LED燈暗下，電源自動切斷，電壓自動恢復；當一次側發(fā)生過壓時，LED燈熄滅，電源可能會被徹底毀壞。電源輸入功率為138W，效率是87%，功率消耗為18W，輸出電壓額定值是24VDC，允許誤差是24V×5%，上升時間最大為2.5S。PS3072A的輸人功率是58W，效率是83%[22]。數(shù)字量輸入模塊根據(jù)計算，系統(tǒng)的數(shù)字量輸入點數(shù)為23，為了系統(tǒng)留有余量，選用SM321數(shù)字量輸入模塊。該模塊具有32點輸入，電氣隔離為16組，額定輸入電壓24VDC，適用于開關及2-/3-/4線接近開關。圖3.3.2數(shù)字量輸出模塊SM322數(shù)字量輸出模塊的作用是將S7-300的輸出信號傳給外部負載〔即用戶輸出設備〕，并將S7-300內部低電平信號轉換成外部所需要電平的輸出信號。因此每一個輸出點的輸出電路可等效為一個輸出繼電器，可直接用于驅動電磁閥、接觸器、小型電機、燈和電動機啟動器。按負載回路使用電源的不同，可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊三種。按輸出開關器件的種類不同又可分為晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器觸點輸出方式三種。晶體管輸出方式的模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式的模塊只能帶交流負載，屬于交流輸出模塊；繼電器觸點輸出方式的模塊可帶直流負載，也可帶交流負載，屬于交直流兩用輸出模塊。從響應速度來看，晶體管響應最快，繼電器最慢；從平安隔離效果和應用靈活性角度來看，以繼電器觸點輸出型最正確。圖3.3.3模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊SM331的輸入測量范圍很寬，它可以直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號，根據(jù)型號的不同，各模擬量輸入范圍的數(shù)字化表示以及數(shù)字量與不同的模擬輸出范圍間的對應可以從技術手冊中查到。模塊與S7-300CPU及負載電壓之間是光電隔離的。SM331主要是由A/D轉換部件、模擬切換開關、補償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉換部件是模塊的核心，其轉換原理采用積分的方法，積分時間直接影響到A/D轉換時間和A/D轉換精度。所有模擬量的輸入通道共用一個轉換部件，通過轉換開關，將各通道按順序一個個轉換。輸入模塊的循環(huán)時間是指這一通道開始轉換模擬量輸入值到下次開始轉換的時間，它是模塊中所有活動的輸入通道的轉換時間的總和。因此為了縮短循環(huán)時間，應該使用S7組態(tài)工具屏蔽不用的模擬量通道，使其不占用循環(huán)時間。圖3.3.4模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊選用SM332，該模塊為8輸入通道，可將輸出通道編程為電壓或電流輸出。圖3.3.54基于PLC的皮帶控制系統(tǒng)的軟件設計4.1控制系統(tǒng)程序及工作方式S7-300的運行程序有兩種，操作系統(tǒng)程序和用戶程序。操作系統(tǒng)是固化在CPU中的程序，提供了一套系統(tǒng)運行和調度的機制；用戶程序是用戶自己編制的程序。S7的用戶程序是結構化的用戶程序，它主要由啟動程序、主程序和各種終端響應程序等不同的程序模塊組成。控制系統(tǒng)軟件流程圖如下：圖系統(tǒng)流程圖控制系統(tǒng)有三種工作方式：集控自動、集控手動和就地控制[22]。集控自動方式下，膠帶機和給煤機根據(jù)生產工藝流程預先編制的程序來集中控制啟停，各種保護均投入；集控手動方式下，膠帶機和給煤機也采用手動按鈕通過PLC分別控制啟停，但是保護可根據(jù)需要有選擇的進行投入，各故障的投入選擇可在顯示屏內進行控制；就地控制方式下，膠帶機和給煤機由操作員控制手動按鈕通過PLC分別控制它們的啟停，保護也均投入。此時，其他控制方式閉鎖，這也是按照現(xiàn)場情況優(yōu)先考慮的結果，此時單條皮帶閉鎖運行，與其他皮帶之間沒有聯(lián)鎖關系。4.2系統(tǒng)軟件實現(xiàn)控制方式選擇我們通過控制臺的三位置選擇開關來選擇系統(tǒng)的工作方式，任何時候只能處于一種工作方式。膠帶和給煤機在運行的時候，工作方式不可改變。在觸摸平屏上可以由顯示燈來表示系統(tǒng)當前的工作方式。監(jiān)控系統(tǒng)是對單條皮帶和與其配對的給煤機進行監(jiān)控，集控方式下，按下顯示屏上的啟動/停止控制按鈕，允許膠帶啟動或停止。假設是多條皮帶集中控制，啟動允許信號可以由逆煤流的前一條皮帶啟動一段時間后給出，停止信號可以由順煤流的前一條皮帶停止一段時間后給出，時間設定與膠帶運行速度有關，以膠帶上煤流全部卸載完畢為最正確。下面我們以工作方式選擇和就地方式啟停為例進行程序說明。工作方式選擇程序段1：工作方式選擇。I0.0、I0.1、I0.2分別是集控方式、就地方式、檢修方式信號，當在任一個工作方式下發(fā)出CST啟動信號Q0.2后，不能再選擇其它工作方式。M0.7、M0.6、M0.5分別是三種方式下的自保信號，起自保作用。就地方式啟?？刂瞥绦蚨?：I0.3是CST啟動按鈕，I0.4是CST停止按鈕，M4.0是故障急停信號。有任何故障發(fā)出急停指令時不允許啟動CST。程序段2：啟動報警信號。當M0.4閉合時，脈沖定時器T9開始計時，發(fā)出30S的報警指令Q0.0。同時啟動接通延時定時器T10。程序段3：當30S延時預警成功后，向CST正式發(fā)出CST啟動指令Q0.2。I1.2、I1.3、I1.4分別是1#、2#、3#電機運行返回信號，起自保作用。Q1.0是操作臺CST運行指示燈，PLC_D02是觸摸屏CST啟動指示燈。程序段4：給煤機啟動控制。I4.0是給煤機手動啟動按鈕信號，I4.2是給煤機運行返回信號。Q4.0是給煤機啟動信號，Q1.1是給煤機啟動指示燈。程序段5：給煤機停止控制。I4.1是給煤機手動停止按鈕信號，Q4.1是給煤機停止信號。就地工作方式下，操作員通過控制臺上的手動按鈕來控制膠帶啟停。控制臺共設置了四個手動控制膠帶運行按鈕：CST啟動按鈕，CST停止按鈕，CST慢動按鈕，CST急停按鈕。在此工作方式下，只有CST啟動按鈕，CST停止按鈕，CST急停按鈕有效。按下啟動按鈕后給PLC送入啟動允許信號，按下停止按鈕給PLC送入停止允許信號。檢修工作方式下，我們也是通過操作臺上的手動按鈕來控制膠帶，但是檢修狀態(tài)下，我們要求膠帶運行速度比擬慢，CST工作在慢動狀態(tài)下，只有按下慢動按鈕，膠帶才可以運行。啟動允許信號發(fā)出后，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和設備的工藝需求，在啟動運行皮帶沿線發(fā)出預警聲響，時間一般是30秒。只有在無故障啟動的情況下，預警才會成功。各種常見故障的診斷膠帶在煤炭運輸中的重要角色，讓煤礦無法無視它的運行狀況，因此，有效的監(jiān)測故障，及時采取預防措施，防止重大事故發(fā)生，或者盡量減少損失是非常必要的。膠帶常見的故障有以下幾種：跑偏、打滑、超速、斷帶、滾筒超溫、張緊下滑、縱撕、煙霧、堆煤等，同時我們?yōu)榱朔乐挂恍o法監(jiān)測的而又非常惡劣的事故發(fā)生，在膠帶輸送機的沿線，我們每隔80～100米設置一個拉線急停開關。在第二章我們已經確定了監(jiān)測各種故障的傳感器類型或方法，并確定了輸出信號類型。故障信號分為兩類：一類為數(shù)字信號，當輸出為“1〞時，即是報警信號，收到信號后，對信號進行處理，或是CST緊急停機，或是只發(fā)出聲光報警。當輸出為“0〞時，膠帶運行正常，無故障發(fā)生；另一類為模擬量信號，傳感器輸出的模擬量信號是標準的電壓或是電流信號，通過模擬輸入模塊，將電壓或電流信號轉化成數(shù)字形式，但是我們需要知道它所測的真實值，如溫度傳感器，輸出9V，需要得到9V對應的溫度值，因此需要對輸入PLC的數(shù)值進行處理。下面簡要介紹一下模擬量數(shù)值的采集及轉換。1.模擬量數(shù)據(jù)處理程序段1：將采集到的數(shù)值current_value轉化為實數(shù)型，并存在b3中。程序段2：作b3與量程值相除運算，并將值放入輸出值yunsuanzhi中。2.調用模擬量數(shù)據(jù)處理塊程序段1：調用上面兩段程序構成的FC塊。PIW270是定子溫度1的輸入值存儲地址，PT100測量的實際溫度與PLC內數(shù)字表示值成100倍關系。AI_7是定子溫度1實際溫度存儲地址變量。在知道模擬量的真實值后，或將其直接輸出到顯示屏上直接顯示出來，或是將其與設定值比擬后再輸出布爾變量“0〞或者“1〞。3.故障信號處理在上面我們已經提到，在不同的工作方式下，故障監(jiān)測是不相同的。集控和就地方式下，所有的保護均投入使用，在檢修方式下，各種保護可選擇投入或是屏蔽掉，我們可以通過顯示屏上的“XX屏蔽〞或是“XX屏蔽取消〞按鈕來選擇。下面我們以堆煤信號為例說明以下，對故障信號的處理。程序段1：堆煤信號保持。I2.7是堆煤傳感器信號，I3.2是系統(tǒng)復位信號。產生故障后，假設系統(tǒng)不復位，故障信號無法消除。程序段2：堆煤屏蔽狀態(tài)。PLC_DO18是觸摸屏堆煤保護屏蔽信號，PLC_DO18是觸摸屏堆煤保護屏蔽取消信號。程序段3：檢修方式下允許堆煤信號屏蔽,集控和就地方式不允許屏蔽。4.拉線開關地址拉線開關共有5根地址線，地址分別是I1.5、I1.6、I1.7、I2.0、I2.1，一根信號線，拉線開關信號保存在PLC_DI35。下給出了1、2、3號地址確實定方式。4.3觸摸屏的軟件實現(xiàn)4.3.1觸摸屏簡介觸摸屏是用來顯示控制器的I/O狀態(tài)及各種系統(tǒng)信息，接收并執(zhí)行操作人員發(fā)出的各種命令。觸摸屏的按鍵在屏幕上，總的面積小，每個畫面可以設置不同的按鍵，每個按鍵的意義可由用戶設置，使用直觀方便，可以在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下使用，在工業(yè)控制中得到廣泛的應用[23][24]。觸摸屏是在操作人員和機器設備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等，來處理或監(jiān)控不斷變化的信息。過去的操作界面需要熟練的操作員才能操作，而且操作困難。使用觸摸屏和計算機控制后，能明確告知操作員機器設備目前的狀況，給出操作的提示，使操作變得簡單生動，可以減少操作失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設備。使用觸摸屏可以使機器的配線標準化、簡單化，用畫面上的按鈕和指示燈等代替相應的硬元件，減少PLC需的I/O點數(shù)，降低系統(tǒng)的本錢。由于顯示面板的小型化及高性能，提高了整套設備的附加價值。觸摸屏的根本原理如下：用戶用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏時，所觸摸的位置的坐標被觸摸屏控制器檢測，并通過通信接口〔例如RS-232C或RS-485串行口〕送到CPU，從而得到輸入的信息。觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個局部：觸摸屏控制器和觸摸檢測裝置。觸摸屏控制器的主要作用是接收來自觸摸點檢測裝置的觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行，例如動態(tài)地顯示開關量和模擬量。觸摸檢測裝置安裝在顯示器的顯示外表，用于檢測用戶的觸摸位置，再將該處的信息傳送給觸摸屏控制器。觸摸屏系統(tǒng)的設計觸摸屏采用西門子公司可以與STEP7軟件集成的PROTOOL軟件設計。畫面選擇基于WINDOWS系統(tǒng)的TP270“6〞。SIMATICTP270型觸摸式面板，彩色STN觸模屏〔模擬/耐磨〕，5.7英寸。SIMATICTP270多功能面板屬于SIMATICHMI產品系列。所有SIMATIC面板都可使用基于Windows的軟件SIMATICPROTOOL，進行既簡單又高效的組態(tài)?；赪indowsCE操作系統(tǒng)，TP270提供有創(chuàng)新性的操作員控制和監(jiān)視功能以及固有操作員面板的優(yōu)點：鞏固耐用，穩(wěn)定可靠，簡便易用。標準硬件/軟件接口保證了極高的柔性度和透明度以及辦公環(huán)境的訪問功能。觸摸屏主要顯示膠帶機和給煤機的運行狀況和各種故障發(fā)生情況及具體的位置。為了監(jiān)控系統(tǒng)可視化、明確化，我們的觸摸屏共有7個畫面，畫面1為首頁，畫面2為啟動控制顯示畫面，用指示燈和數(shù)字來顯示膠帶和給煤機的運行狀況和當前的工作方式，如膠帶當前的運行速度，CST啟動/停止、CST復位、CST急停、CST故障，CST報警，CST滿速，CST慢動，給煤機啟動，給煤機停止等,同時在集控方式下,通過控制屏上的集控啟動或集控停止按鈕控制膠帶啟停。這些輸入輸出信號是通過設定變量，將PLC內部變量傳遞到顯示屏上來顯示或是將屏上的信號送到PLC內部。如指示燈是定義一個圓，通過設定圓變量在不同數(shù)字狀態(tài)下顯示不同顏色來實現(xiàn)，如：變量為“0〞時，圓前景顏色顯示為灰色，變量為“1〞時，圓前景顏色顯示為紅色；數(shù)值顯示是設置一個輸出域，將PLC內部變量直接與輸出域建立聯(lián)系就可到達輸出效果。界面3是在按照膠帶故障監(jiān)測裝置在膠帶旁邊放置的位置順序排列顯示各種故障信號，當監(jiān)測到故障時，故障對應指示燈亮。明確了故障的位置，可以方便膠帶的維護及故障的及時有效處理。圖觸摸屏〔界面2、界面3〕界面4可以具體顯示9組各定子繞組的溫度，其中1到3組分別是1#電機A相、B相、C相繞組溫度，4到6組分別是2#電機A相、B相、C相繞組溫度，7到9組分別是3#電機A相、B相、C相繞組溫度。界面5是紅外測溫監(jiān)測到的前后滾筒溫度。圖4.3界面6和7是檢修狀態(tài)下各種故障保護屏蔽選擇界面，按下“XX屏蔽〞，那么此種故障保護屏蔽掉，再按下“XX屏蔽取消〞，那么屏蔽取消掉，保護投入使用。“傳感器狀態(tài)〞是指故障監(jiān)測的實際信號，“參加屏蔽〞是指檢修方式下，參加保護屏蔽或沒有參加保護屏蔽時的故障信號輸出。當屏蔽沒有投入時，兩個輸出是相同的，當屏蔽投入時，兩個輸出可能不同，如故障實際檢測信號為“1”，假設參加屏蔽，那么“傳感器狀態(tài)〞輸出燈亮，“圖4.35基于PLC的皮帶控制系統(tǒng)的抗干擾措施按照可靠性理論，程序設計最主要的任務是，確保應用程序按照給定的順序有秩序地運行。有序運行的根底是硬件的可靠性，可靠性高的硬件根底可以保證不會出現(xiàn)硬件故障；但是，在工業(yè)現(xiàn)場使用時，大量的干擾源雖然不會造成系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的破壞，卻常常會破壞數(shù)字信號的時序，導致程序進入死循環(huán)。因此，在提高硬件可靠性的同時，也需要在程序設計中采取措施，提高軟件的可靠性，減少軟件錯誤的發(fā)生，并且在發(fā)生軟件錯誤的情況下仍能使系統(tǒng)恢復正常運行。即要保證裝置可靠工作,并能不間斷地運行,就必須提高抗干擾能力,增強裝置保護硬件的可靠性及完善軟件性能。5.1干擾和干擾源干擾經過一定的耦合通道傳輸?shù)奖桓蓴_的設備，從而對產品正常工作造成不良的影響。干擾的三要素：傳導和輻射電磁能量的干擾源；干擾傳遞的途徑；對干擾敏感的接受設備。如圖5.1所示。圖5.1根據(jù)產品性能要求采取有效措施，抑制干擾源，消除干擾的耦合通道，從而提高設備的抗干擾能力。5.2系統(tǒng)抗干擾措施為使系統(tǒng)能更加平安、可靠地工作，在系統(tǒng)中采取一些有效防干擾的措施來消除來自外界或自身的各種干擾是很有必要的。PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程，要求制造單位設計生產出具有較強抗干擾能力的產品，且需要使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮，并結合具體情況進行綜合設計，才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運行可靠性。在進行設備選擇時，首先選擇較高抗干擾能力的產品，它包括電磁兼容性，尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術、隔離性能好的PLC系統(tǒng)；其次應了解生產廠家給出的抗干擾指標，如共模抑制比、差模抑制比、耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作等[29]。本文將采取以下幾種抗干擾措施。1〕電源干擾的抑制為有效抑制電網中的干擾信號，可使用隔離變壓器、濾波器或是頻率抑制法等。本系統(tǒng)根據(jù)實際情況，在電源的入口使用隔離變壓器，并將屏蔽層良好地接地，使系統(tǒng)的電氣噪聲降到最小。2〕接地防干擾接地是抑制噪聲和防止干擾的主要方法。接地的作用有:一是消除各電路電流經一個公共地線阻抗時所產生的噪聲電壓；二是控制器與控制盤柜與大地之間存在著電位差，良好地接地可以減小由電位差引起的干擾電流；三是混入電源和輸入信號的干擾，可通過良好的接地引入大地，從而減少干擾的影響；良好的接地還可以防止由漏電流產生的感應電壓。下面介紹兩種接地方式抗干擾：a)系統(tǒng)一點接地方式在微機監(jiān)控系統(tǒng)中，應采用一點接地的方式進行接地。一點接地分為串聯(lián)接地和并聯(lián)接地兩種:在串聯(lián)接地方式中，由于三個電阻是串聯(lián)的，所以各電路間會發(fā)生相互千擾，高電平回路將產生較大的地電流并干擾到低電平電路中。因此，應采用并聯(lián)一點接地方式，即將系統(tǒng)各電路地線，如信號地線、噪聲地線等并聯(lián)后一點接地，這樣各電路的地電位只與本電路的地電流和地線阻抗有關，不會因其他電路的電流而起引電路間的禍合干擾。b)綜合接地方式從上面分析可知，采用并聯(lián)一點接地方式對防止各電路間相互禍合是最有效的。但由于這種方式每個電路都要有一根接地線，而一個監(jiān)控系統(tǒng)里的電路多達上百個，這樣就要上百根的接地線，做起來比擬麻煩。所以，應從實際出發(fā)，進行分組歸類，如把各I/0板弱信號模入、開出等低電平回路的接地線串聯(lián)起來，作為一組:把較高的電平電路地線作為另一組串聯(lián)起來，然后再進行并聯(lián)一點接地，這樣既簡單方便，又因為使用串聯(lián)方式的各電路電平相近，相互干擾甚微，所以能解決大局部接地問題。接地還應注意接地點應盡是靠近控制器，接點與控制器間距離不大于50m；接地線應盡量避開強電回路。3〕屏蔽抗干擾a)屏蔽干擾源由于電力線終止于屏蔽體內，所以只要將干擾源的周圍加上屏蔽體，并讓其一點接地，就可以把電場屏蔽掉，使它不對鄰近的導線和回路產生干擾。為此，微機監(jiān)控裝置相鄰的電氣設備應有密封的金屬外殼，以屏蔽自身的電場，并對磁場干擾也有一定的抑制作用。b)使用雙絞屏蔽線或電纜一套監(jiān)控系統(tǒng)總有許多外圍采集電路和開出回路，它們一般沿著電纜盤遍布全廠各個角落，途中可能與嚴重的干擾設備或電纜緊挨著，這些都是監(jiān)控系統(tǒng)引入干擾的主要途徑。所以，雖然在現(xiàn)場已對許多干擾源進行屏蔽、接地等，但還應當使用雙絞屏蔽線路，以提高自身的抗干擾能力。雙絞屏蔽線或電纜集中了雙絞線和同軸電纜的優(yōu)點:首先，它引用了屏蔽體終止電力線的原理，很好地屏蔽了干擾電場，但這并不等于就能將電場干擾全部消除掉，其原因是電纜端部的引出線總是外露的，所以在現(xiàn)場安裝電纜時，一是電纜兩端引線要盡量短；二是電纜屏蔽層金屬局部要包扎好，以免碰地造成兩端接地，影響抗干擾效果。其次，雙絞屏蔽線或電纜對磁場也有良好的抑制作用。在實際應用中，所有的PLC機架與機柜柜體絕緣，PLC機柜配有專用接用母線，用以保證信號線屏蔽良好接地，減少各種電磁干擾。在電纜線敷設中，應盡量使過程信號線與動力線分開。4〕配線安排抗干擾電氣柜內配線安排應注意:只有帶屏蔽的模擬量輸入信號線才能與數(shù)字量信號線裝在同一電纜槽內；直流電壓數(shù)字量信號線和模擬量信號線不能與交流電壓線同在一個電纜槽內；只有帶屏蔽的220V電源線才能與信號線裝在同一電纜槽內；電氣柜外部應注意:在30M以上長距離配線時，輸入信號線與輸出信號線分別使用各自的電纜:控制器的接地線與電源線或動力線分開；輸入輸出信號線與高電壓、大電流的動力線分開。PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復雜的問題，因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能使PLC控制系統(tǒng)正常工作。控制系統(tǒng)中的抗干擾技術對系統(tǒng)能否可靠運行至關重要，必須依靠現(xiàn)有的理論和經驗，結合現(xiàn)場實際情況，認真扎實地做好接地、屏蔽等每一個環(huán)節(jié)，把干擾抑制到最小程度，以保證系統(tǒng)的平安運行。通過實踐證明，以上介紹的幾種抗干擾措施是行之有效的。綜合運用上述抗干擾措施可大大提高系統(tǒng)的可靠性和平安性，降低系統(tǒng)調試和維護的工作強度。結論煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)是生產的主要環(huán)節(jié)，保證其平安、高效運行具有重要意義。為提高井下皮帶運輸系統(tǒng)的自動化水平，本設計以PLC為核心構造了分布式皮帶控制系統(tǒng)，主要工作如下。在分析煤礦皮帶運輸系統(tǒng)根底上，構造了皮帶控制系統(tǒng)的構成和功能。在分析皮帶輸送機控制原理、常見故障類型及保護根底上，選擇西門子S7-300型PLC為就地控制核心，設計了針對單臺膠帶輸送機和給煤機的控制系統(tǒng)。完成了皮帶控制系統(tǒng)的硬件設計，PLC和觸摸屏的軟件設計。提出了皮帶控制系統(tǒng)的抗干擾措施。本次設計是對大學所學知識的一次綜合運用，鍛煉了綜合運用所學知識分析問題，解決問題的能力，為以后走向工作崗位打下了堅實的根底。由于本人知識水平、時間、實驗條件等方面所限，設計中難免會出現(xiàn)許多缺陷與缺乏。另外，本設計未能就多臺皮帶的集中控制進行設計，需要以后進一步完善與改良。參考文獻[1]王志甫.礦山固定機械與運輸設備.徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2006.[2]武予魯，帶式輸送機綜合保護裝置的工作原理與使用.煤炭工業(yè)出版社,2003.[3]楊世興，煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與開展.平安技術,2004,(5):36-41[4]孟凡芹,基于現(xiàn)場總線的帶式輸送機運行監(jiān)控系統(tǒng).煤礦機電,2002,(3):22-24[5]唐傳貴.煤礦井下膠帶集中控制系統(tǒng)研究與設計.電腦知識與技術,2023,(25):20-22[6]TangXiangyang.Designofanautomaticerrorcorrectionsystemoftobaccosorter’shigh-speedbeltconveyor.2023，16-18[7]姜華.礦井膠帶運輸計算機控制系統(tǒng)[碩士學位論文].中國礦業(yè)大學，2003[8]國家經貿委平安生產局組織.帶式輸送機操作工.北京,氣象出版社,2001，第1版[9]鄒愛英,譚永海,李孝忠.CST的調速原理及技術性能特點.山東煤炭科技,2005,(4):21-23[10]馬洪禮，CST可控傳輸系統(tǒng)在長運距帶式輸送機的應用.煤礦機電,2004,(5):54-57[11]王宏斌,CST在寺河東主斜井的應用.煤炭工程,2002,(9):7-8[12]秦福建，帶式輸送機常見故障的分析與處理方法.有色冶金節(jié)能，2005，22，〔1〕：37-39[13]Loannides,mariaG.DesignandimplementationofPLC-basedmonitoringcontrolsystemforinductionmotor.IEEETransactionsonEnergyConversion,2004,9,(3):469-476[14]史志遠，帶式輸送機斷帶保護裝置分析.煤礦機械,2005,(8):83-85[15]陳松立，控制電器與控制系統(tǒng).徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2001，第1版[16]汪志鋒，可編程控制器原理與應用.西安,西安電子科技大學出版社,2004，第1版[17]廖常初，大中型PLC應用教程.北京：機械工業(yè)出版社，2005，第1版[18]陳競雄．基于可編程序控制器和變頻器的龍門刨床控制系統(tǒng)的研究［碩士論文］．重慶大學，2005[19]XuGuozheng,Zhoujinghui.AutomaticsubstationmonitoringsystembasedonPLC.QinghuaDaxueXuebao,1998,3,(6)[20]鄭晟,現(xiàn)代可編程控制器原理與應用.科學出版社,2005,第1版[21]SIEMENS.深入淺出西門子S7-300PLC.西門子(中國)自動化與驅動集團[22]SIEMENS.西門子S7-300技術手冊.西門子(中國)自動化與驅動集團[23]朱曉霞,楊根科等.基于CONTROLNET帶式輸送機監(jiān)控系統(tǒng)的設計.煤炭機電,2004,(4),17-22[24]PribaPaul,PametickyTerry.PLCapplicationfo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rimitiveitmaylook,onwhichavariablesolutioncouldbebased.TheelectionoftheECBasthephysicalmodelalsoguaranteesthatthesystemcanbeeasilyunderstoodbythepersonnelwhowillapplyandmaintainit.WithOOPLC,buildinganewprogramisjustaprocessofinstallingandconnectingpre-built,fullytestedsoftwaremodules,inagraphicalway(thesameasdrawingelectricalcontrolcabinetdiagrams),insteadofwritinganddebugginglinesofcode.Asitissaid,ashortsketchisbetterthanalongreport.ThebasicelementusedforassemblingECBsistherelay.Ithasbeenakeycomponentofindustrialautomationinstallationssinceitsconception.Infact,themostwidelyusedPLCprogramminglanguageistheladderone,builtaroundtherepresentationofrelayscoilsandcontacts,asinFig.1.Modernrelayshaveevolvedfromtheoriginal,electromechanicalone,andnowtheyareelectronicdevicesthatcanperformcomplexcontroltasks.ThereareeveninthemarketsmallPLCsthataresoldas“intelligentrelays〞.Therearesomecommonfeaturestoallthisvarietyofrelays:?Modulardesign.Modernrelaysarecomposedoftwoparts:the“base〞containstheconnectionswiththeinput/outputconductors,andiscommontoalltherelaysfromagivenseries.Theotherpartisthe“body〞oftherelay,whichcontainstheelementsthatperformthedesiredfunctionality.Differentbodiescanbeconnectedtothesamebase,whichaddsflexibilitytothedesignandmaintenanceofECBs.Besides,oldelementscanbereplacedwithmoreadvancedoneswithoutmodifyingthecablingofthecabinet.?Parallelism.ECBconstructionisspeededusingarraysofrelays,groupedincards,interconnectedwithcablesinsteadofsingleconductors.Theuseofstandardarrayconnectorsallowsforafast,error-freeassemblyofthecabinet.?Communicationcapabilities.ECBsarenotisolatedelementsinamodernautomationinstallation.Theymustcommunicatewithexternaldevices,mainlycomputers,fortheset-upoftheiroperationaldeviceparametersandalsoforsupervisingtheoperationoftheinstallation.Modernrelayshavebuilt-incommunicationcapabilities,andareabletocommunicatethroughstandardindustrialbuses.Therearesomemodulesinthemarketthatcanevenactasautonomouswebservers.Toimplementthesefeatures,OOPLCdefinesthreeelements:relay,cardandconnectors,whicharefullydescribedinthenextsections.Besidescloselyresemblingtheirphysicalcounterparts,OOPLCelementsarebuiltusingasimple,error-freeprocedure,basedonthefeaturesofOOP:?Encapsulation.Anyobjectintegratesboththedataandthemethodsthatprocessit.Externalinputsandoutputsareaccessibleonlythroughwelldocumentedinterfaces.?Inheritance.Newobjectsarederivedfromexistingones,addingnewfeaturestospecializethem.?Polymorphism.Differentobjectscanreacttothesameeventsinadifferentway.?Templateprogramming.Theuseofgenericobjectsandalgorithmsallowsthegenerationofobjectsfrompredefinedtemplates,withanautomatic,error-freeprocess.ThepresentnormforPLCsoftwaredevelopment,theIEC61131-3,offersalimitedsupportforthesefeatures:?TheFBdefinitionestablishesacleardistinctionbetweentheinterface(whichcontainstheexternalinputs,outputs,andtheinternal,hiddenvariablesofthefunction),andthebody,(whichcontainsthealgorithmthatoperatesontheinterfaceelements).Onlyoneprog