第33卷第10期 煤矿安全 2002年10月
・通风防灭火・
文章编号:1003-496X (2002) 10-0024-02
煤矿常闭风门组的PL C 自动控制系统
严俭祝, 蒋曙光
(中国矿业大学, 江苏徐州221008)
摘 要:文章简单介绍了煤矿常闭风门组的特点和由PLC 、传感器、执行机构等组成的自动控制
系统; 详细叙述了该控制系统的控制逻辑, 提供了实现其控制逻辑的S7-200PLC 编程流程图。关键词:自动风门; PLC ; 控制逻辑; 控制系统中图分类号:TD724 文献标识码:B 煤矿常闭风门组是煤矿井下通风安全管理的主要设施之一,
其作用是避免进风系统和回风系统的风流短路, 同时又不影响进、回风系统间的过车和行人。而煤矿常闭风门组的自动控制是保证常闭风门组闭锁又不影响过车和行人的唯一手段(手动控制难以保证) , 的标志之一。
, 其控。采用SIEM ENS S7-200PLC , 由于其具有结构紧凑、扩展良好、指令强大、可靠性好等特点, 对提高煤矿常闭风门组的自动控制系统运行的性能和可靠性有很大的帮助。1 煤矿常闭风门组的特点
统(低风压区) , 当FM1和FM2都开启时, 则形成
进回风系统短路,
重大隐患必须杜绝1。
常闭风门组可能的运行状态
FM1
FM2
风流阻力
∞∞∞
运行状态常态闭锁闭锁短路
安全性安全安全安全不安全
关开关开
关关开开
为了实现常闭风门组的正常运行, 杜绝短路,
必须设置自动控制系统。
2 常闭风门组的自动控制系统组成
在煤矿进、回风系统间需要过车行人时, 必须
开设一条巷道和设置一组常闭风门组(两道风门为一组) , 如图1所示。
左侧为进风系统(高风压区) , 右侧为回风系
常闭风门组的自动控制系统由PLC 可编程控制器、传感器和风门执行机构组成(风门执行机构本文不作具体介绍) 。
PLC 可编程控制器采用SIEM ENS S7-200(224CPU ) ,14I ΠO 输入、10继电器输出。传感器
的设置如图1所示。I0. 0、I0. 1、I0. 2、I0. 3为OMRON 光电开关, 分别设在FM1和FM2的两侧, 用来检测两道风门前后的过车行人情况; I0. 4、I0. 5、I0. 6、I0. 7为OMRON 接近开关, 分别检
图1 常闭风门组示意图
FM1-常闭风门1; FM2-常闭风门2;
……表示风门为开启状态
测FM1和FM2的开、关到位情况。
PLC 与各传感器的连接以及控制风门执行机构的能流输出如图2所示。
・24・
第33卷第10期 煤矿安全 2002年10月
行一次中断程序。
3. 2 FM1开启FM2闭锁
根据VB10, 若VB10. 0或VB10. 1为1, 说明FM1处有过车或行人:若满足开门条件(即FM1是关闭的,FM2也是关闭的, 且风门开启标志VB100=0) , 则置位FM1的开门能流输出(Q0. 0=1, 开门) 并保持能流输出, 同时置位风门开启标志VB100(VB100≠0, 避免在FM1的开启期间,FM2的开启条件也满足, 两道风门同时打开而短路, 即实现FM2的闭锁) 。风门到位后, 马上复位FM1的开启能流输出(即Q0. 0=0, 开门停止) , 同时启动定时器延时, 延时到则置位FM1的关门能流输出(Q0. 1=1, 关门) 并保持能流输出; 若延时期间仍有过车或行人信号, 则复位定时器(即定时重新定时) , 确保没有过车或行人后且延时时间到,
(1=关门) 若再检测到FM1处, , 延时后再关, , 应立即复位关门(Q0. 1=0, 关门停止) , 清除相关变量和处理过的信号并复位开门标志VB100=0。值得注意的是:开门期间、开门到位或关门期间, 都应复位VB10. 0和VB10. 1, 即令:
VB10. 0=0VB10. 1=0因为本次开门请求已经满足, 不再保留。若不满足上述开门条件, 说明或者FM1处于开启状态, 或者FM2处于开启状态, 这两种情况都不能再开启FM1。3. 3 FM2开启FM1闭锁
根据VB10, 若VB10. 2或VB10. 3为1, 说明FM2处有过车或行人:若满足开门条件(即FM1是关闭的,FM2也是关闭的, 且风门开启标志VB100=0) , 则置位FM2的开门能流输出(Q0. 2=1, 开门) 并保持能流输出, 同时置位风门开启标志VB100(VB100≠0, 避免在FM2的开启期间,FM1的开启条件也满足, 两道风门同时打开而短路, 即实现FM1的闭锁) 。风门到位后, 马上复位FM2的开启能流输出(即Q0. 2=0, 开门停止) , 同时启动定时器延时, 延时到则置位FM2的关门能流输出(Q0. 3=1, 关门)
(下转32页)
・25・
图2 PLC 控制器、各传感器和能流输出的连接示意图
其中I0. 0～I0. 7与图1的I0. 0～I0. 7一一对应:Q0.0、Q0. 1对应FM1的开、关能流输出:Q0. 2、Q0. 3对应FM2的开、关能流输出; Q0. 4、Q0. 5对应FM1、FM2的开、关到位显示(关为0, 开为1) 和开关过程闪烁显示(0. 5s 为0,0. 5s 为1) 。
3 门闭锁不短路, 同时又不影响过车或行人。下面就PLC 的编程控制特点详细叙述如何实现其自动控制。3. 1 过车或行人的信号检测采用中断方式检测I0. 0～I0. 3的过车或行人信号。I0. 0～I0. 3各对应一个中断事件, 执行一个中断程序。中断程序中建立其镜像变量VB10(Byte ) 相“或”保存检测到的信号,VB10的低4位与I0. 0～I0. 3一一对应。中断程序相“或”运算如下;
I0. 0 OR VB10. 0→VB10. 0中断事件1, 中断程序1I0. 1 OR VB10. 1→VB10. 1中断事件3, 中断程序2I0. 2 OR VB10. 2→VB10. 2中断事件5, 中断程序3I0. 3 OR VB10. 3→VB10. 3中断事件7, 中断程序4
采用中断程序相“或”运算的目的是将其信号保存在镜像变量中, 从而不丢失任何一道门的过车或行人信号, 因为I0. 0～I0. 3只有在所监测的位置有过车或行人时为1(执行中断程序) , 过后马上为0。I0. 0～I0. 3每检测到一次信号, 则执
第33卷第10期 煤矿安全 2002年10月
值的办法, 可以使探测限下降至1Π。β射线吸收法与称重法的比较5
国内的计量与检验部门一般以经典的称重法
为基准去检验非称重法的准确度与精度等β, 射线吸收法也不例外。
利用感量0. 01mg 的电子天平称重与β射线吸收法为原理的测尘结果进行比较。对26个样品进行相关分析, 其相关系数r =0. 984, 证明系密切相关。当采用标准膜进行比较时, 其准确度≤|±5%|。6 结束语
方法才行, 这就是测量方式的选择问题了。一台
仪器的操作是否方便, 精度能否保证, 都与此相关。
μ3 ρ值的确定
当低能的β射线通过介质时, 其质量吸收系数μ对一固定的β射线源来讲, ρ近似一个常数。其μρ的确定, 除其能量为一决定因素外, 还与测量装置、探测器种类、源距和滤膜的种类等有关。
在理论上, 可用一经验公式算出:
-143
μ……………………(2) ρ=0. 017E max
公式(2) 中的E max 为β源的粒子最大能量, 对于C , 即为0. 155MeV 。
最好的办法是:既要理论计算, 更要实际验证, 以已知的测量条件来反推μρ值的正确数据。该系数的正确与否, 直接影响着测量的准确度。4 探测限的预测
14
射线仪器的探测限通常用公式B 表示, B 1, () 时2. 33Π10×B , , 通过10次测量取平均(上接25页)
β射线吸收法作为一种非称重法测尘仪器来讲, 不论是理论基础还是方法技术, 都应该说是一种比较成熟的方法。现, 只与其电子密度, 这使它的应用范围更加广泛。
(收稿日期:2002-06-27; 责任编辑:郭瑞年)
并保持能流输出; 若延时期间仍有过车或行人信
号, 则复位定时器(即定时重新定时) , 即确保没有过车或行人后且延时时间到, 则置位关门能流输出(Q0. 3=1, 关门) ; 关门期间, 若再检测到FM2处的过车或行人信号, 则再打开FM2, 延时后再关门, 直到关门到位。关门到位时, 应立即复位关门能流输出(Q0. 3=0, 关门停止) , 清除相关变量和处理过的信号并复位开门标志VB100=0。值得注意的是:开门期间、开门到位或关门期间, 都应复位VB10. 2和VB10. 3, 即令:
VB10. 2=0VB10. 3=0
若同时检测到FM1和FM2处都有过车或行
人信号, 且两道门都是关闭的, 则需要根据当时程序运行所处的位置, 可能先开FM1, 也可能先开FM2,FM1和FM2没有设置优先级。4 结 论
根据上述控制逻辑分析, 可编制系统控制程序流程, 即在PLC (SIEM ENS S7-200) 上编制梯形图。通过在大屯煤电公司姚桥煤矿中央采区翻罐巷道的实际运行, 实现了常闭风门组两道风门的相互闭锁, 同时又不影响正常的过车或行人, 且控制系统的运行性能和可靠性都得到了较大的提高。
作者简介:严俭祝(1962-) , 毕业于中国矿业大学。曾从事通风安全专业的教学工作, 从1990年起主要从事科研工作,
发表论文10多篇。
(收稿日期:2002-02-07; 责任编辑:金丽华)
因为本次开门请求已经满足, 不再保留; 若不满足上述开门条件, 说明或者FM1处于开启状态, 或者FM2处于开启状态, 这两种情况都不能再开启FM2。
3. 4 同时检测到过车或行人信号的处理
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第33卷第10期 煤矿安全 2002年10月
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文章编号:1003-496X (2002) 10-0024-02
煤矿常闭风门组的PL C 自动控制系统
严俭祝, 蒋曙光
(中国矿业大学, 江苏徐州221008)
摘 要:文章简单介绍了煤矿常闭风门组的特点和由PLC 、传感器、执行机构等组成的自动控制
系统; 详细叙述了该控制系统的控制逻辑, 提供了实现其控制逻辑的S7-200PLC 编程流程图。关键词:自动风门; PLC ; 控制逻辑; 控制系统中图分类号:TD724 文献标识码:B 煤矿常闭风门组是煤矿井下通风安全管理的主要设施之一,
其作用是避免进风系统和回风系统的风流短路, 同时又不影响进、回风系统间的过车和行人。而煤矿常闭风门组的自动控制是保证常闭风门组闭锁又不影响过车和行人的唯一手段(手动控制难以保证) , 的标志之一。
, 其控。采用SIEM ENS S7-200PLC , 由于其具有结构紧凑、扩展良好、指令强大、可靠性好等特点, 对提高煤矿常闭风门组的自动控制系统运行的性能和可靠性有很大的帮助。1 煤矿常闭风门组的特点
统(低风压区) , 当FM1和FM2都开启时, 则形成
进回风系统短路,
重大隐患必须杜绝1。
常闭风门组可能的运行状态
FM1
FM2
风流阻力
∞∞∞
运行状态常态闭锁闭锁短路
安全性安全安全安全不安全
关开关开
关关开开
为了实现常闭风门组的正常运行, 杜绝短路,
必须设置自动控制系统。
2 常闭风门组的自动控制系统组成
在煤矿进、回风系统间需要过车行人时, 必须
开设一条巷道和设置一组常闭风门组(两道风门为一组) , 如图1所示。
左侧为进风系统(高风压区) , 右侧为回风系
常闭风门组的自动控制系统由PLC 可编程控制器、传感器和风门执行机构组成(风门执行机构本文不作具体介绍) 。
PLC 可编程控制器采用SIEM ENS S7-200(224CPU ) ,14I ΠO 输入、10继电器输出。传感器
的设置如图1所示。I0. 0、I0. 1、I0. 2、I0. 3为OMRON 光电开关, 分别设在FM1和FM2的两侧, 用来检测两道风门前后的过车行人情况; I0. 4、I0. 5、I0. 6、I0. 7为OMRON 接近开关, 分别检
图1 常闭风门组示意图
FM1-常闭风门1; FM2-常闭风门2;
……表示风门为开启状态
测FM1和FM2的开、关到位情况。
PLC 与各传感器的连接以及控制风门执行机构的能流输出如图2所示。
・24・
第33卷第10期 煤矿安全 2002年10月
行一次中断程序。
3. 2 FM1开启FM2闭锁
根据VB10, 若VB10. 0或VB10. 1为1, 说明FM1处有过车或行人:若满足开门条件(即FM1是关闭的,FM2也是关闭的, 且风门开启标志VB100=0) , 则置位FM1的开门能流输出(Q0. 0=1, 开门) 并保持能流输出, 同时置位风门开启标志VB100(VB100≠0, 避免在FM1的开启期间,FM2的开启条件也满足, 两道风门同时打开而短路, 即实现FM2的闭锁) 。风门到位后, 马上复位FM1的开启能流输出(即Q0. 0=0, 开门停止) , 同时启动定时器延时, 延时到则置位FM1的关门能流输出(Q0. 1=1, 关门) 并保持能流输出; 若延时期间仍有过车或行人信号, 则复位定时器(即定时重新定时) , 确保没有过车或行人后且延时时间到,
(1=关门) 若再检测到FM1处, , 延时后再关, , 应立即复位关门(Q0. 1=0, 关门停止) , 清除相关变量和处理过的信号并复位开门标志VB100=0。值得注意的是:开门期间、开门到位或关门期间, 都应复位VB10. 0和VB10. 1, 即令:
VB10. 0=0VB10. 1=0因为本次开门请求已经满足, 不再保留。若不满足上述开门条件, 说明或者FM1处于开启状态, 或者FM2处于开启状态, 这两种情况都不能再开启FM1。3. 3 FM2开启FM1闭锁
根据VB10, 若VB10. 2或VB10. 3为1, 说明FM2处有过车或行人:若满足开门条件(即FM1是关闭的,FM2也是关闭的, 且风门开启标志VB100=0) , 则置位FM2的开门能流输出(Q0. 2=1, 开门) 并保持能流输出, 同时置位风门开启标志VB100(VB100≠0, 避免在FM2的开启期间,FM1的开启条件也满足, 两道风门同时打开而短路, 即实现FM1的闭锁) 。风门到位后, 马上复位FM2的开启能流输出(即Q0. 2=0, 开门停止) , 同时启动定时器延时, 延时到则置位FM2的关门能流输出(Q0. 3=1, 关门)
(下转32页)
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图2 PLC 控制器、各传感器和能流输出的连接示意图
其中I0. 0～I0. 7与图1的I0. 0～I0. 7一一对应:Q0.0、Q0. 1对应FM1的开、关能流输出:Q0. 2、Q0. 3对应FM2的开、关能流输出; Q0. 4、Q0. 5对应FM1、FM2的开、关到位显示(关为0, 开为1) 和开关过程闪烁显示(0. 5s 为0,0. 5s 为1) 。
3 门闭锁不短路, 同时又不影响过车或行人。下面就PLC 的编程控制特点详细叙述如何实现其自动控制。3. 1 过车或行人的信号检测采用中断方式检测I0. 0～I0. 3的过车或行人信号。I0. 0～I0. 3各对应一个中断事件, 执行一个中断程序。中断程序中建立其镜像变量VB10(Byte ) 相“或”保存检测到的信号,VB10的低4位与I0. 0～I0. 3一一对应。中断程序相“或”运算如下;
I0. 0 OR VB10. 0→VB10. 0中断事件1, 中断程序1I0. 1 OR VB10. 1→VB10. 1中断事件3, 中断程序2I0. 2 OR VB10. 2→VB10. 2中断事件5, 中断程序3I0. 3 OR VB10. 3→VB10. 3中断事件7, 中断程序4
采用中断程序相“或”运算的目的是将其信号保存在镜像变量中, 从而不丢失任何一道门的过车或行人信号, 因为I0. 0～I0. 3只有在所监测的位置有过车或行人时为1(执行中断程序) , 过后马上为0。I0. 0～I0. 3每检测到一次信号, 则执
第33卷第10期 煤矿安全 2002年10月
值的办法, 可以使探测限下降至1Π。β射线吸收法与称重法的比较5
国内的计量与检验部门一般以经典的称重法
为基准去检验非称重法的准确度与精度等β, 射线吸收法也不例外。
利用感量0. 01mg 的电子天平称重与β射线吸收法为原理的测尘结果进行比较。对26个样品进行相关分析, 其相关系数r =0. 984, 证明系密切相关。当采用标准膜进行比较时, 其准确度≤|±5%|。6 结束语
方法才行, 这就是测量方式的选择问题了。一台
仪器的操作是否方便, 精度能否保证, 都与此相关。
μ3 ρ值的确定
当低能的β射线通过介质时, 其质量吸收系数μ对一固定的β射线源来讲, ρ近似一个常数。其μρ的确定, 除其能量为一决定因素外, 还与测量装置、探测器种类、源距和滤膜的种类等有关。
在理论上, 可用一经验公式算出:
-143
μ……………………(2) ρ=0. 017E max
公式(2) 中的E max 为β源的粒子最大能量, 对于C , 即为0. 155MeV 。
最好的办法是:既要理论计算, 更要实际验证, 以已知的测量条件来反推μρ值的正确数据。该系数的正确与否, 直接影响着测量的准确度。4 探测限的预测
14
射线仪器的探测限通常用公式B 表示, B 1, () 时2. 33Π10×B , , 通过10次测量取平均(上接25页)
β射线吸收法作为一种非称重法测尘仪器来讲, 不论是理论基础还是方法技术, 都应该说是一种比较成熟的方法。现, 只与其电子密度, 这使它的应用范围更加广泛。
(收稿日期:2002-06-27; 责任编辑:郭瑞年)
并保持能流输出; 若延时期间仍有过车或行人信
号, 则复位定时器(即定时重新定时) , 即确保没有过车或行人后且延时时间到, 则置位关门能流输出(Q0. 3=1, 关门) ; 关门期间, 若再检测到FM2处的过车或行人信号, 则再打开FM2, 延时后再关门, 直到关门到位。关门到位时, 应立即复位关门能流输出(Q0. 3=0, 关门停止) , 清除相关变量和处理过的信号并复位开门标志VB100=0。值得注意的是:开门期间、开门到位或关门期间, 都应复位VB10. 2和VB10. 3, 即令:
VB10. 2=0VB10. 3=0
若同时检测到FM1和FM2处都有过车或行
人信号, 且两道门都是关闭的, 则需要根据当时程序运行所处的位置, 可能先开FM1, 也可能先开FM2,FM1和FM2没有设置优先级。4 结 论
根据上述控制逻辑分析, 可编制系统控制程序流程, 即在PLC (SIEM ENS S7-200) 上编制梯形图。通过在大屯煤电公司姚桥煤矿中央采区翻罐巷道的实际运行, 实现了常闭风门组两道风门的相互闭锁, 同时又不影响正常的过车或行人, 且控制系统的运行性能和可靠性都得到了较大的提高。
作者简介:严俭祝(1962-) , 毕业于中国矿业大学。曾从事通风安全专业的教学工作, 从1990年起主要从事科研工作,
发表论文10多篇。
(收稿日期:2002-02-07; 责任编辑:金丽华)
因为本次开门请求已经满足, 不再保留; 若不满足上述开门条件, 说明或者FM1处于开启状态, 或者FM2处于开启状态, 这两种情况都不能再开启FM2。
3. 4 同时检测到过车或行人信号的处理
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