猴車(chē)論文(PLC自動(dòng)控制)

1、基于plc的煤礦單向猴車(chē)的設(shè)計(jì) 【摘 要】: 為了縮短礦工上下井的路途時(shí)間，減輕礦工上下井的體能消耗，并且針對(duì)福建省部分煤礦因斜井巷道比較窄，索道長(zhǎng)度在500米左右，最大傾角為15，地勢(shì)環(huán)境比較差以及起重運(yùn)輸不便等原因，不能使用雙向無(wú)極循環(huán)運(yùn)行模式，而需采用單向循環(huán)運(yùn)行模式。于是本文采用plc來(lái)控制，其具有運(yùn)行安全可靠、人員上下方便、隨到隨行、不需等待、一次性投入低、動(dòng)力消耗小、操作簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、工作人員少和運(yùn)送效率高等特點(diǎn)。 【關(guān)鍵詞】猴車(chē) plc 斜井 單向運(yùn)行 目錄1緒論 .21.1課題背景及其意義.21.2本課題在國(guó)內(nèi)外的研究情況.21.3本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容. .22課題的提出及方案論

2、證.32.1架空乘人裝置結(jié)構(gòu)組成.32.2系統(tǒng)的控制要求.32.3控制系統(tǒng)的方案選擇.43猴車(chē)控制系統(tǒng).53.1架空乘人裝置電控系統(tǒng).53.2系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu).54硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì).64.1 plc的選型.64.2驅(qū)動(dòng)裝置的選型.64.2.1電機(jī)的選擇.64.2.2制動(dòng)器的選擇.104.2.3減速機(jī)的選型.124.3氣體傳感器的選型.13 4.3.1一氧化碳傳感器的選型.13 4.3.2甲烷傳感器的選型.144.4 fp1 a/d轉(zhuǎn)換單元.164.5 plc電氣控制線(xiàn)路.184.6 plc控制i/o分配.215軟件設(shè)計(jì).245.1程序流程圖.245.2程序調(diào)試.25 5.2.1電機(jī)運(yùn)行控制程序調(diào)試

3、.26 5.2.2 顯示程序調(diào)試.296工程應(yīng)用成果.327結(jié)束語(yǔ).33致謝.34參考文獻(xiàn).35英文翻譯.36附錄：程序梯形圖 1緒論1.1課題背景及其意義隨著礦井的大型化發(fā)展和開(kāi)采深度的增加，如何既能減少人員上下井的體力消耗，又能安全舒適地運(yùn)送人員，是廣大煤礦工作者一直致力研究的一項(xiàng)工作。猴車(chē)以其安全性而得到各礦務(wù)局的支持。跟過(guò)去的罐籠車(chē)相比，它投資少，使用簡(jiǎn)單。地下礦用架空索道（俗稱(chēng)猴車(chē)）為礦山長(zhǎng)距離安全快速地人員運(yùn)輸提供了經(jīng)濟(jì)適用的解決方案。其工作原理類(lèi)似于地面旅游索道，它通過(guò)電動(dòng)機(jī)傳到減速機(jī)上的摩擦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，以架空、無(wú)極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載，此鋼絲繩靠尾輪張緊裝置進(jìn)行張緊和繩

4、長(zhǎng)調(diào)節(jié)，沿途采用托繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的貼合力；抱索器將乘人抱索器與鋼絲繩連接并循環(huán)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)送人員的目的。其優(yōu)勢(shì)能長(zhǎng)期運(yùn)輸，維護(hù)工作量較少。這種井下索道運(yùn)輸具有安全實(shí)用、運(yùn)送能力大、動(dòng)力消耗小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，深受井下工人的歡迎，大大提高了井下輔助運(yùn)輸?shù)男?0。地下礦用架空索道的最新發(fā)展方向呈現(xiàn)大運(yùn)量、高速度、集中控制、穩(wěn)定安全等特點(diǎn)。具有大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸、連續(xù)變坡拐彎的特點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中控制，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。地下礦用架空索道也是煤礦乘人裝置最為理想的高效連續(xù)輔助運(yùn)輸設(shè)備，特別是煤礦高產(chǎn)高效現(xiàn)代化的大型礦井，地下礦用架空索道已成為礦井輔助運(yùn)輸機(jī)電

5、一體化技術(shù)與設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備。隨著高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，礦用架空索道各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有了很大提高4。1.2本課題在國(guó)內(nèi)外的研究情況礦用架空索道在國(guó)內(nèi)一直被作為一個(gè)煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)械裝備，傳統(tǒng)礦用架空索道在技術(shù)上已經(jīng)基本成熟，產(chǎn)品應(yīng)用很普遍，由于它只是生產(chǎn)過(guò)程中的輔助設(shè)備，產(chǎn)品不需要很高的科技含量就能滿(mǎn)足要求，國(guó)內(nèi)廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)中的要求，其中絕大部分驅(qū)動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)方式使用的不多，從2009年開(kāi)始，才有部分廠家生產(chǎn)液壓驅(qū)動(dòng)方式的礦用架空索道，這是因?yàn)橐簤候?qū)動(dòng)投資大、技術(shù)含量高、難以維修，而在全國(guó)范圍內(nèi)我國(guó)的液壓傳動(dòng)技術(shù)水平較低，難以占領(lǐng)高端產(chǎn)品市場(chǎng)。在國(guó)外，架空乘人裝置技術(shù)水

6、平比較高，他們采用比較先進(jìn)的液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，系統(tǒng)采用懸掛式無(wú)極繩連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作方式，用于各類(lèi)煤礦井下隨時(shí)快運(yùn)送人員。動(dòng)力源采用全液壓驅(qū)動(dòng)，運(yùn)輸系統(tǒng)無(wú)論是高速還是低速均可實(shí)現(xiàn)等加速啟動(dòng)以及電動(dòng)機(jī)的無(wú)負(fù)荷啟動(dòng)，對(duì)其他電力設(shè)備影響小。運(yùn)行速度調(diào)節(jié)方便、液壓驅(qū)動(dòng)的功率控制準(zhǔn)確、系統(tǒng)無(wú)過(guò)載運(yùn)行，因無(wú)需增加電動(dòng)機(jī)備用功率而節(jié)能、運(yùn)行特性軟無(wú)沖擊。驅(qū)動(dòng)部件與泵站分開(kāi)布置，而液壓驅(qū)動(dòng)所具備的高功率密度的特點(diǎn)，使得設(shè)備的動(dòng)力部件體積小、重量輕，占用空間小，非常適應(yīng)煤礦井下的小斷面巷道以及起重運(yùn)輸不便的場(chǎng)合布置、安裝和維修。油箱采用全封閉增壓構(gòu)造以及多道過(guò)濾元件和完善的保護(hù)裝置，杜絕了油的泄漏和故障率。整機(jī)性能穩(wěn)定

7、、工作可靠且壽命長(zhǎng)。由于液壓減速機(jī)體積小且沒(méi)有傾斜角度的限制，驅(qū)動(dòng)部安裝時(shí)無(wú)傾角要求且不需要挑頂，對(duì)巷道的適應(yīng)行更強(qiáng)，安裝施工量小、鋼絲繩使用壽命長(zhǎng)。液壓驅(qū)動(dòng)方式可以同時(shí)滿(mǎn)足高速和低速兩種形式的運(yùn)行，高速運(yùn)行時(shí)無(wú)需配備變頻裝置。因此，以plc為主體構(gòu)成的煤礦井下的小斷面巷道，礦井地勢(shì)環(huán)境比較差以及起重運(yùn)輸不便的場(chǎng)合控制系統(tǒng)，尤其是對(duì)我們福建省部分煤礦來(lái)說(shuō)，其具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。1.3本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容本次研究的主要內(nèi)容是基于plc控制一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的煤礦運(yùn)人猴車(chē)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)主要由plc、顯示器、氣體傳感器等組成。本次研究的目標(biāo)是對(duì)煤礦安全性和猴車(chē)的使用性給予提升，減少工

8、人上下班的時(shí)間，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進(jìn)一步提高，故障報(bào)警及故障排除及時(shí)迅速。根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足要求的猴車(chē)控制系統(tǒng)，對(duì)架空乘人裝置、plc、氣體傳感器進(jìn)行選型和計(jì)算，解決實(shí)際使用中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)出能滿(mǎn)足控制要求的控制電路、流程圖以及控制程序。2課題的提出及方案論證2.1架空乘人裝置結(jié)構(gòu)組成架空乘人裝置主要由驅(qū)動(dòng)部分、乘人部分、托繩部分、尾輪部分、張緊部分及電控系統(tǒng)組成（如下圖2-1）。本文主要是針對(duì)猴車(chē)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。圖2-1斜井架空乘人裝置的組成框圖2.2系統(tǒng)的控制要求減少礦井工作人員上下班時(shí)間是該控制系統(tǒng)的第一個(gè)目的，經(jīng)濟(jì)實(shí)用和安全是本設(shè)計(jì)的另外一個(gè)目的。（1）猴

9、車(chē)作為一個(gè)煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)械裝備，在國(guó)內(nèi)絕大部分驅(qū)動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)方式使用的不多，并且主要應(yīng)用在巷道比較空曠的場(chǎng)合；而在國(guó)外大多采用比較先進(jìn)的液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并且非常適應(yīng)煤礦井下的小斷面巷道以及起重運(yùn)輸不便的場(chǎng)合。而本系統(tǒng)能解決國(guó)內(nèi)現(xiàn)在存在的這一不足，減少工人的上下班時(shí)間，為企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)利益，具有一定的實(shí)用性。（2）保證工人的生命和財(cái)產(chǎn)安全是企業(yè)能夠正常生產(chǎn)的基本保證，而在礦井中最常見(jiàn)的就是瓦斯爆炸，瓦斯中最主要的成分就是一氧化碳和甲烷，當(dāng)他們的濃度超過(guò)最高濃度分別為0.0024%、4%時(shí)，就易引起瓦斯爆炸。系統(tǒng)控制要求實(shí)現(xiàn)的功能如下：（1）猴車(chē)控制系統(tǒng)啟動(dòng)要求在井上和井下分別設(shè)有

10、操作臺(tái)，當(dāng)在井上有人需上車(chē)時(shí)，井上操作人員按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，制動(dòng)器松閘，系統(tǒng)發(fā)出3聲預(yù)警信號(hào)用以提示乘客猴車(chē)即將啟動(dòng)，注意安全；另外一個(gè)作用是作為與井下操作臺(tái)上的工作人員之間的一種通信信號(hào)：告知礦井下的操作人員此時(shí)井上有人上車(chē)，若井下有人需上車(chē)，此時(shí)必須等待，只到所有上車(chē)的人都到達(dá)井下時(shí)，方可上車(chē)；同理若是在井下的操作人員按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，則若井上有人需上車(chē)時(shí)，此時(shí)必須等待，只到所有上車(chē)的人都到達(dá)井上時(shí)，方可上車(chē)。當(dāng)?shù)?聲預(yù)警時(shí)，猴車(chē)啟動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行， 5秒后播放mp3。如果在井上（井下）所有礦工都已上車(chē)并在不過(guò)載的情況下時(shí)，控制臺(tái)操作人員調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開(kāi)關(guān)，使電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能、減少乘坐時(shí)間

11、的目的；若有乘車(chē)者下車(chē)，調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開(kāi)關(guān)，使電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)。若過(guò)載，則重錘上升到達(dá)上限限定高度，觸動(dòng)鋼絲繩張緊保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，架空乘人索道自動(dòng)停車(chē)。（2）系統(tǒng)停車(chē)正常停車(chē)：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于停止位置，設(shè)備進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，任何設(shè)備不能啟動(dòng)。（3）完善的系統(tǒng)保護(hù)、報(bào)警功能。全程緊急停車(chē)保護(hù)：在架空乘人裝置的沿線(xiàn)裝有緊急停車(chē)?yán)€(xiàn)開(kāi)關(guān)間隔80米1個(gè)，并由鋼絲繩連接起來(lái)。當(dāng)巷道內(nèi)有緊急情況時(shí)，在沿線(xiàn)的任意一個(gè)地方拉動(dòng)該鋼絲繩，相應(yīng)的急停拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)將給控制系統(tǒng)一個(gè)急停信號(hào)，架空乘人裝置將自動(dòng)停止運(yùn)行，同時(shí)顯示窗將顯示觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)的相應(yīng)位置。乘人吊椅搖擺保護(hù)：間隔80m安裝一個(gè)，此開(kāi)關(guān)是用于防止吊椅過(guò)擺而設(shè)置的保護(hù)裝置。

12、當(dāng)?shù)跻芜^(guò)擺到一定高度時(shí)，車(chē)觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)動(dòng)作，候車(chē)自動(dòng)停車(chē)。同時(shí)顯示窗將顯示觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)的相應(yīng)位置。煤礦安全報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)?shù)V井內(nèi)的一氧化碳（co）和甲烷（ch4）的氣體濃度高于安全標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，由co傳感器和ch4傳感器給控制系統(tǒng)一個(gè)井內(nèi)有毒氣體超標(biāo)的信號(hào)，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，使猴車(chē)返回礦井地面并發(fā)出警報(bào)。越位保護(hù)。機(jī)頭、機(jī)尾越位保護(hù)：機(jī)頭和機(jī)尾分別有越位行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)?shù)V工乘坐吊椅上井或下井進(jìn)入機(jī)頭或機(jī)尾的禁止部位點(diǎn)時(shí)，由越位保護(hù)裝置給控制系統(tǒng)一個(gè)越位的信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出故障報(bào)警聲，同時(shí)顯示窗口顯示相應(yīng)的故障。制動(dòng)器動(dòng)作保護(hù)：制動(dòng)器與電機(jī)在電氣上為互鎖保護(hù)，主電機(jī)啟動(dòng)前，制動(dòng)器提前3秒松閘，處于非制動(dòng)狀態(tài)。

13、如制動(dòng)器未能松閘，主電機(jī)不能啟動(dòng)，從而達(dá)到保護(hù)主電機(jī)的目的。電機(jī)的過(guò)載、短路保護(hù)：控制電路中接有熔斷器和熱繼電器，分別用于電路短路和過(guò)載保護(hù)。2.3控制系統(tǒng)的方案選擇架空乘人裝置按驅(qū)動(dòng)方式可分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)方式，其主要控制方式有：（1）純繼電器控制方式這是猴車(chē)電控過(guò)去常用的一種控制方式，這種控制方式存在很多的缺點(diǎn)：當(dāng)保護(hù)開(kāi)關(guān)增多時(shí)線(xiàn)路變得很復(fù)雜，而且不便于接線(xiàn)，設(shè)計(jì)困難，維修困難，安全性差，觸點(diǎn)多，也不能顯示各種保護(hù)。（2）plc電路控制方式該控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的加速和減速控制，達(dá)到減少乘坐人員的乘坐時(shí)間和上下車(chē)安全的目的。氣體傳感器的任務(wù)是檢測(cè)礦井內(nèi)有毒氣體的濃度，通過(guò)氣體

14、傳感器反饋信號(hào)給控制電路一個(gè)氣體濃度偏高的信號(hào)，輸出給電機(jī)一個(gè)反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。對(duì)于這種控制方式，隨著電路中的保護(hù)開(kāi)關(guān)的增加，使電路的安全性和準(zhǔn)確性都能得到提高，卻不會(huì)給電路接線(xiàn)帶來(lái)困難。采用這種控制方式具有可靠性高、程序簡(jiǎn)單、設(shè)備便于維護(hù)和維修，電路連接方便，一次性投資小等優(yōu)點(diǎn)。所以從以上兩種控制方式看，本設(shè)計(jì)采用plc控制方式。比較得出plc有明顯的優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)采用松下公司的fp1-c72系列plc，其相應(yīng)的軟件為fpwin-gr和手持編程器來(lái)完成猴車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3猴車(chē)控制系統(tǒng)3.1架空乘人裝置電控系統(tǒng)架空乘人裝置系統(tǒng)具有設(shè)備電氣互鎖，電機(jī)失壓、短路、過(guò)載保護(hù)，張緊保護(hù)，沿途緊急停車(chē)閉

15、鎖等較為全面的安全保護(hù)功能。具有啟動(dòng)前預(yù)警信號(hào)，開(kāi)車(chē)、停車(chē)按設(shè)定的程序控制等功能。具有數(shù)碼顯示功能，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，給出相應(yīng)的故障位置提示，極大方便了用戶(hù)對(duì)設(shè)備的維護(hù)和維修。3.2系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)猴車(chē)控制系統(tǒng)主要以plc為主要控制單元，控制操作臺(tái)及語(yǔ)音箱作為操作及報(bào)警設(shè)備，plc外圍開(kāi)關(guān)，傳感器構(gòu)成保護(hù)系統(tǒng)。系統(tǒng)框架如圖3-1所示。系統(tǒng)各組成主要作用說(shuō)明如下：（1）按鈕開(kāi)關(guān)：在煤礦上水平面和下水平面各自都設(shè)有兩個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)是停止按鈕，另外一個(gè)是：在上水平面為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，下水平面為反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕。其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在異地共同控制同一臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行和停止。（2）保護(hù)開(kāi)關(guān)：本設(shè)計(jì)在索道沿途共安裝

16、12個(gè)保護(hù)開(kāi)關(guān)，其中6個(gè)用作全程緊急停車(chē)保護(hù)開(kāi)關(guān)，另外6個(gè)用作吊椅搖擺保護(hù)開(kāi)關(guān)，分別間隔80m安裝一個(gè)；通過(guò)plc控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)送往數(shù)碼管顯示，以便工作人準(zhǔn)確定位故障的位置，減少了故障的排查時(shí)間，便于維護(hù)和維修。（3）傳感器：本設(shè)計(jì)通過(guò)在礦井安裝co傳感器和ch4傳感器并連接plc控制回路，當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí)，傳感器就給控制系統(tǒng)一個(gè)井內(nèi)氣體偏高的信號(hào)并發(fā)出警報(bào)，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，即使猴車(chē)返回上水平面。（4）減速機(jī)：通過(guò)減速機(jī)上的調(diào)速開(kāi)關(guān)，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)猴車(chē)運(yùn)行速度的目的。plc各種按鈕傳感器保護(hù)開(kāi)關(guān)減速機(jī)數(shù)碼管顯示器制動(dòng)器語(yǔ)音箱主電機(jī)鋼絲繩圖3-1猴車(chē)電控系統(tǒng)組成框架4硬件系

17、統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 plc的選型（1）plc簡(jiǎn)介plc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義： plc英文全稱(chēng)programmable logic controller ,中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或

18、模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.plc是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有plc 。具有以下特點(diǎn)：1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便；3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣；4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握；5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量；6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便2。plc是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生

19、產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。plc是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。發(fā)展方向： 產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化； 處理模擬量；追求高可靠性； 通訊接口和智能模塊； 系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器； 追求軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)化。（2）plc的選型在控制系統(tǒng)方案中共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)23個(gè)、開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)26個(gè)。故采用松下公司的fp1-c72系列可編程

20、邏輯控制器，fp1系列的c72可編程邏輯控制器共有40個(gè)輸入點(diǎn)和32個(gè)輸出點(diǎn)，共72個(gè)i/o點(diǎn)，輸入寄存器為x0x27輸出寄存器為y0y1f，有內(nèi)置時(shí)鐘。c72系列plc器件價(jià)格較低，性能優(yōu)良，程序容量較大、運(yùn)行速度快、可在線(xiàn)編程等優(yōu)點(diǎn)。4.2驅(qū)動(dòng)裝置的選型4.2.1電機(jī)的選擇（1）計(jì)算說(shuō)明已知參數(shù)：巷道斜長(zhǎng)：l=500m 巷道坡度：=15 驅(qū)動(dòng)輪直徑：d=1000mm。鋼絲繩的運(yùn)行速度：v=0.8m/s。主要參數(shù)的確定預(yù)選鋼絲繩：6x19-20（=1.47m）。 設(shè)吊椅間距為：。托輪間距：=8m。驅(qū)動(dòng)輪繩槽與牽引鋼絲繩間的摩擦系數(shù)：=0.2。牽引繩在驅(qū)動(dòng)輪上的圍包角：=180。（2）牽引鋼絲

21、繩張力的計(jì)算 圖4-1架空乘人裝置力學(xué)模型最小點(diǎn)張力的計(jì)算： （4-1）式中：最小張力點(diǎn)的張力，n；c鋼絲繩的繞度系數(shù)，取c=1000；預(yù)選牽引鋼絲繩的每米質(zhì)量 1.47m；g重力加速度，g=9.8m/s；=14406n。各點(diǎn)張力的計(jì)算：當(dāng)下放側(cè)無(wú)人而上升側(cè)滿(mǎn)員是：（動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)）線(xiàn)路運(yùn)行阻力：=12210.14n （4-2）=-3192.06n （4-3）各點(diǎn)張力：=14406n =1.01 =14550.06n=+=26760.2n =-=17598.06n （4-4）式中：每米鋼絲繩的質(zhì)量 1.47m；每人人體重量 取=75；每把吊椅重量 取=15；牽引鋼絲繩運(yùn)行阻力系數(shù)，動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，取

22、=0.02，制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，取=0.015；l礦井斜長(zhǎng)。當(dāng)下放側(cè)滿(mǎn)員而上升側(cè)無(wú)人時(shí)：（制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)）線(xiàn)路運(yùn)行阻力：=3702.52n （4-5）=-10526.76n （4-6）各點(diǎn)張力：=14406n =1.01=14550.06n=+=18252.58n =-=24932.76n（3）電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與選擇圖4-2傳動(dòng)方案選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選用y型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)的容量由電動(dòng)機(jī)至鋼絲繩的傳動(dòng)總功率為： （4-7）式中，是聯(lián)軸器1傳動(dòng)的效率，是錐齒傳動(dòng)的效率，軸承傳動(dòng)的效率，是齒輪傳動(dòng)的效率，是聯(lián)軸器2傳動(dòng)的效率，是驅(qū)動(dòng)輪傳遞的效率。其大小分別為1=0.99，=0.95，=0

23、.98，=0.97，=0.99，=0.96。則=0.76電動(dòng)機(jī)輸出的功率：動(dòng)力運(yùn)行時(shí)：=23.17kw （4-8）制動(dòng)運(yùn)行時(shí)：=16.90kw （4-9）式中電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，一般取=1.6取 =2.08所以選取電動(dòng)機(jī)功率為：30kw確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：=（60x1000x0.8）/（x1000）=15.29r/min （4-10）初選圓錐齒輪的傳動(dòng)比=23，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比i=35，二級(jí)齒輪傳動(dòng)比=925,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為=()x=(1875)x15.29r/min=(275.221146.75)r/min。綜合考慮選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y200l-6籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。表4-1 y20

24、0l-6型電機(jī)的主要性能額定功率（kw）滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速（r/min）效率（%）功率因數(shù)電流（a）3097589.50.8558.6（4）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式選擇電機(jī)的啟動(dòng)方式主要有：全壓直接啟動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、y- 起動(dòng)、軟起動(dòng)器、變頻器。全壓直接啟動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是操縱控制方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且比較經(jīng)濟(jì)。主要用于小功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，從節(jié)約電能的角度考慮，大于11kw 的電動(dòng)機(jī)不宜用此方法。自耦減壓?jiǎn)?dòng)：利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應(yīng)不同負(fù)載起動(dòng)的需要，又能得到更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，是一種經(jīng)常被用來(lái)起動(dòng)較大容量電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)方式。它的最大優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)其繞組抽頭在80%處時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)直接起動(dòng)時(shí)的64%

25、。y- 起動(dòng)：適用于無(wú)載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。并且同任何別的減壓起動(dòng)器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，價(jià)格也最便宜。軟起動(dòng)器：這是利用了可控硅的移相調(diào)壓原理來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓起動(dòng)，主要用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制，起動(dòng)效果好但成本較高。因使用了可控硅元件，可控硅工作時(shí)諧波干擾較大，對(duì)電網(wǎng)有一定的影響。另外電網(wǎng)的波動(dòng)也會(huì)影響可控硅元件的導(dǎo)通，特別是同一電網(wǎng)中有多臺(tái)可控硅設(shè)備時(shí)。因此可控硅元件的故障率較高，因?yàn)樯婕暗诫娏﹄娮蛹夹g(shù)，因此對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也較高。變頻器：變頻器是現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域技術(shù)含量最高，控制功能最全、控制效果最好的電機(jī)控制裝置，它通過(guò)改變電網(wǎng)的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。因?yàn)樯婕暗诫娏﹄娮蛹夹g(shù)

26、，微機(jī)技術(shù)，因此成本高，對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也高，因此主要用在需要調(diào)速并且對(duì)速度控制要求高的領(lǐng)域。根據(jù)上述情況本文選擇自耦減壓?jiǎn)?dòng)方式，這種啟動(dòng)方式主要用于較大容量的電動(dòng)機(jī)，以減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。其優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊小，功耗損耗小。如圖4-3所示，當(dāng)按下正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）啟動(dòng)按鈕sb0（sb1），接觸器km1、km2與時(shí)間繼電器kt的線(xiàn)圈同時(shí)得電，km1、km2的主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)定子繞組經(jīng)自耦變壓器接至電源減壓?jiǎn)?dòng)。當(dāng)時(shí)間繼電器kt延時(shí)時(shí)間到，一方面其常閉延時(shí)觸點(diǎn)打開(kāi)，km1、km2線(xiàn)圈失電，km1、km2主觸點(diǎn)斷開(kāi)，將自耦變壓器切除；同時(shí)，kt的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器線(xiàn)圈km3（

27、km4）得電，km3（km4）主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖4-3主電路圖4.2.2制動(dòng)器的選擇（1）制動(dòng)器的選型原則： 考慮輸送機(jī)的工作重要性，當(dāng)輸送機(jī)工作場(chǎng)所十分重要時(shí)，如主運(yùn)輸輸送機(jī)，應(yīng)重點(diǎn)考慮可靠性配置，才采用液粘制動(dòng)加盤(pán)閘制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)。 考慮輸送機(jī)（長(zhǎng)度短、運(yùn)量?。┲苿?dòng)力矩大小，制動(dòng)力矩小，相應(yīng)動(dòng)載沖擊小，可選用普通推桿制動(dòng)器；否則，應(yīng)選用可控制動(dòng)器，如液粘制動(dòng)器或可控盤(pán)閘制動(dòng)器。 輸送機(jī)帶速，當(dāng)輸送機(jī)帶速高時(shí)，應(yīng)選用可控制動(dòng)器，或者選用液力或液壓制動(dòng)器先實(shí)現(xiàn)降速，速度降低以后，再加制動(dòng)閘進(jìn)行定車(chē)制動(dòng)。 考慮輸送機(jī)（長(zhǎng)度、運(yùn)量）動(dòng)載荷大小，動(dòng)載荷較大時(shí)，必須采用可控制動(dòng)器，當(dāng)

28、要求制動(dòng)精度高時(shí)，選用液粘制動(dòng)器，否則選用可控制盤(pán)閘制動(dòng)器。 考慮輸送機(jī)經(jīng)濟(jì)性，性能要求越好，投資價(jià)格越高。一般情況選用可控盤(pán)閘制動(dòng)器，既可實(shí)現(xiàn)可控制動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)定車(chē)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相應(yīng)投資也較小。制動(dòng)器的選型：制動(dòng)器選用電力液壓塊式制動(dòng)器，性能安全可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作頻率高，主要擺動(dòng)較點(diǎn)設(shè)有自潤(rùn)滑軸承，傳動(dòng)效力高，壽命長(zhǎng)，在使用過(guò)程中無(wú)需潤(rùn)滑，廣泛用于起重、冶金、礦山、港口、碼頭、建筑機(jī)械等機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的減速或停車(chē)制動(dòng)。其推動(dòng)器為隔爆型并有防爆證和煤安證。制動(dòng)閘塊選用在制動(dòng)時(shí)不會(huì)引起爆炸和燃燒的材料制成，其材料性能符合mt113的規(guī)定、參數(shù)如下：電力液壓塊式制動(dòng)器型號(hào)： bywz3b160/2

29、5防爆電液推動(dòng)器： yt1-25zb/4制動(dòng)力矩： 180n.m下圖4-3為ywz3系列電力液壓塊式制動(dòng)器外形圖。其正常工作條件：環(huán)境溫度-40+50；一般用于三相交流電源50hz、380v；電機(jī)安裝地點(diǎn)海拔高度符合gb755-87標(biāo)準(zhǔn)；安裝形式一般適合推動(dòng)器垂直工作，傾斜度不超過(guò)15。圖4-4 ywz3系列電力液壓塊式制動(dòng)器外形圖（2）工作原理當(dāng)推動(dòng)器通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)軸上的葉輪旋轉(zhuǎn)，在活塞內(nèi)產(chǎn)生壓力，使固定在活塞的推桿迅速上升，推動(dòng)連接杠桿壓縮主彈簧使制動(dòng)瓦張開(kāi)，機(jī)構(gòu)得以運(yùn)動(dòng)。推動(dòng)器斷電時(shí)，主彈簧的力將制動(dòng)瓦壓緊于機(jī)構(gòu)的制動(dòng)輪上使機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)。4.2.3減速機(jī)的選型（1）減速機(jī)是一

30、種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。其作用是：1、降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機(jī)額定扭矩。 2、減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般的減速機(jī)有斜齒輪減速機(jī)(包括平行軸斜齒輪減速機(jī)、蝸輪減速機(jī)、錐齒輪減速機(jī)等等)、行星齒輪減速機(jī)、擺線(xiàn)針輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、行星摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速機(jī)等等。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，采用mb系列的無(wú)級(jí)變速機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)猴車(chē)運(yùn)行速度的控制。其基本結(jié)構(gòu)如下圖4-5所示圖4-5mb系列無(wú)級(jí)變速機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖（2）工作變速原理帶錐度的主動(dòng)輪（12）和壓盤(pán)（13）

31、被一組蝶形彈簧（14）壓緊，輸入軸（15）和主動(dòng)輪用平鍵聯(lián)接，組成壓緊 主動(dòng)輪裝置。一組帶錐度的行星摩擦輪（10）內(nèi)側(cè)被夾在主動(dòng)傳輸線(xiàn)和壓盤(pán)之間，外側(cè)夾在帶錐度的固定環(huán)（11）和調(diào)速凸輪（9）之間組成福摩擦。當(dāng)壓緊的主動(dòng)輪裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，行星摩擦輪就作純滾動(dòng)，由于固定環(huán)和調(diào)速凸輪不動(dòng)，因此行星輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)也做公轉(zhuǎn)，通過(guò)行星摩擦輪的中心軸及滑塊軸承（5）而帶動(dòng)行星架（2）轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)手輪改變角向位置的同時(shí)，調(diào)速凸輪的端而曲線(xiàn)經(jīng)平面軸承（4）和固定平面凸輪（3）斷面曲線(xiàn)作用，使調(diào)速凸輪產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而勻速地改變調(diào)速凸輪的固定環(huán)之間的間隙，使行星摩擦輪產(chǎn)生徑向移動(dòng)，從而勻速地改變了行星輪與主動(dòng)輪、壓

32、盤(pán)及固定環(huán)、調(diào)整凸輪摩擦處的工作半徑，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。（3）性能特點(diǎn)高強(qiáng)度：在加沖擊負(fù)載或機(jī)器逆轉(zhuǎn)時(shí)，本機(jī)性能可靠，能精確傳動(dòng)，無(wú)后座力。變速范圍大：變速比均為1:5，及輸出轉(zhuǎn)速可在1:45至1:7.25之間任意變化。調(diào)速精度高：調(diào)速精度為10.5轉(zhuǎn)。性能穩(wěn)定：本機(jī)的傳動(dòng)部件都經(jīng)過(guò)特殊的熱處理，精密加工摩擦部位，潤(rùn)滑良好，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低，壽命長(zhǎng)。同軸結(jié)構(gòu)：輸入軸、輸出軸同向旋轉(zhuǎn)，體積小，重量輕。組合能力強(qiáng)：本機(jī)可與各種類(lèi)型減速機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大扭矩的變速效果。在允許負(fù)載的情況下，調(diào)定的轉(zhuǎn)速恒定。全機(jī)密封，可適用于潮濕、多塵、有輕度腐蝕性的工作環(huán)境。技術(shù)參數(shù)： 功 率：0.18kw7

33、.5kw 轉(zhuǎn) 矩：1.5nm2062nm 變速范圍： a.基本型：200-1000r/min b.變速機(jī)帶一級(jí)齒輪減速（i=2.5-5）：40-200r/min c.變速機(jī)帶二級(jí)齒輪減速（i=7.1-25）：8-140r/min d.變速機(jī)帶三級(jí)齒輪減速（i=42-100）：2-23.5r/min （4）調(diào)速方式主要有：1、手輪調(diào)速：分快慢手輪、指針手輪調(diào)速；2、配直角器調(diào)速；3、電動(dòng)調(diào)速?？炻州喺{(diào)速直接看不出轉(zhuǎn)速，指針手輪調(diào)速指針上顯示的速度與實(shí)際輸出軸轉(zhuǎn)速有3-5轉(zhuǎn)的偏差。但本文采用指針手輪調(diào)速，這種調(diào)速比較方便，便于控制。4.3氣體傳感器的選型4.3.1一氧化碳傳感器的選型煤礦中co氣

34、體最高濃度為0.0024%，當(dāng)co傳感情檢測(cè)到其濃度不低于這個(gè)值時(shí)，傳感器就輸出一個(gè)模擬信號(hào)，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換單元將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)plc控制猴車(chē)系統(tǒng)13。本文選用kga3型一氧化碳傳感器。kga3型煤礦用電化學(xué)式一氧化碳傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳感器）是礦用連續(xù)檢測(cè)礦井下一氧化碳濃度的高精度儀表。傳感器能夠?qū)崟r(shí)地測(cè)量并且顯示礦井下的一氧化碳濃度，而且根據(jù)濃度值的大小產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，并且輸出與一氧化碳濃度相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。傳感器能在具有瓦斯、煤塵爆炸的礦井內(nèi)，對(duì)煤層自燃發(fā)火、機(jī)電設(shè)備、運(yùn)輸膠帶事故等多種因數(shù)可能引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故進(jìn)行早期的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。下圖4-6為kga3型一氧化碳傳感器外形圖。圖

35、4-6kga3型一氧化碳傳感器外形圖(2) 主要技術(shù)參數(shù)：表4-2 kga3技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍（ch4）（01000）x10-6基本誤差（ch4）0505020020010004x10-645%測(cè)量值x10-645%測(cè)量值x10-6響應(yīng)時(shí)間35s續(xù)表4-2報(bào)警方式間歇式聲光交替斷電點(diǎn)連續(xù)可調(diào)，報(bào)警方式斷續(xù)聲，光報(bào)警防爆型式exibd輸出信號(hào)頻率200-1000hz,0-200hz,5-15hz 電流1-5ma,4-20ma工作電壓dc（924v）工作電流80ma dc18v外形尺寸28018068mm通氣流量200ml/min（1） 輸入輸出特性一氧化碳傳感器其電流輸出大小與氣體的

36、濃度線(xiàn)性關(guān)系，其特性曲線(xiàn)如下圖4-7所示。圖4-7co傳感器電流輸出與輸入的關(guān)系曲線(xiàn)4.3.2甲烷傳感器的選型煤礦中ch4氣體最高濃度為4%，當(dāng)co傳感情檢測(cè)到其濃度不低于這個(gè)值時(shí)，傳感器就輸出一個(gè)模擬信號(hào)，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換單元將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)plc控制猴車(chē)系統(tǒng)13。本文選用gjg10h型智能紅外甲烷傳感器。（1）產(chǎn)品介紹主要用于監(jiān)測(cè)煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛?，采用?guó)際最新（ndir）非色散紅外探測(cè)技術(shù)研制而成的新一代測(cè)量?jī)x表，是煤礦預(yù)防瓦斯突出和瓦斯爆炸的更新?lián)Q代產(chǎn)品?？梢詫?shí)現(xiàn)井下瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)測(cè)量就地顯示和超限聲光報(bào)警等功能，并且能夠連續(xù)自動(dòng)地將井下瓦斯?jié)舛绒D(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給關(guān)

37、聯(lián)設(shè)備。檢測(cè)元件由國(guó)外原裝進(jìn)口，采用高穩(wěn)定放大處理電路，保證了儀器的性能穩(wěn)定和測(cè)量準(zhǔn)確性。在檢測(cè)原理上使用的是完全不同于傳統(tǒng)催化原理的紅外線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)，克服了催化原理傳感器標(biāo)定周期短、容易中毒等現(xiàn)象，具有測(cè)量準(zhǔn)確、反應(yīng)速度快、標(biāo)定周期長(zhǎng)、不受其它氣體影響、測(cè)量范圍寬、功耗低、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在工作過(guò)程中由于采用光學(xué)測(cè)量并不消耗甲烷，無(wú)大功率器件，所以不存在受高瓦斯沖擊損壞的現(xiàn)象（根據(jù)需要量程可任意擴(kuò)展），測(cè)量不受風(fēng)速影響，性能穩(wěn)定調(diào)校周期最低一個(gè)月，響應(yīng)時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于催化原理傳感器。儀器軟件上采用智能化設(shè)計(jì)，易于維護(hù)和調(diào)校，大大節(jié)約儀器的使用與維護(hù)費(fèi)用。（2）其主要技術(shù)指標(biāo)如下表4-3所示表4

38、-3 gjg10h型智能紅外甲烷傳感器主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍010.0%ch4分辨率0.01ch4續(xù)表4-3測(cè)量精度0.001.00%ch41.002.00%ch42.004.00%ch44.0010.0%ch40.10%ch40.20%ch40.30%ch48.00%真值(相對(duì)誤差)元件檢測(cè)反應(yīng)速度20s報(bào)警方式間歇式聲光報(bào)警，85db(聲強(qiáng))，能見(jiàn)度20m(光強(qiáng))報(bào)警點(diǎn)范圍0.52.50連續(xù)可調(diào)斷電點(diǎn)范圍0.52.00連續(xù)可調(diào)采樣方式限制擴(kuò)散式整機(jī)工作電壓924v dc，18vdc/51ma傳輸距離3km(供電18v dc使用1.5mm2截面銅芯電纜)輸出信號(hào)2001000hz、

39、15ma dc（均線(xiàn)性對(duì)應(yīng)0.001.00%ch4）防爆型式exib礦用本安型（3）下圖4-8、4-9分別為gjg10h型智能紅外甲烷傳感器的各部件示意圖和接線(xiàn)示意圖。圖4-8gjg10h型智能紅外甲烷傳感器的各部件示意圖1、斷電器信號(hào)輸出 2、電源正 3、地線(xiàn) 4、信號(hào)輸出圖4-9gjg10h型智能紅外甲烷傳感器接線(xiàn)示意圖（4）輸入輸出特性甲烷傳感器其電流輸出大小與氣體的濃度線(xiàn)性關(guān)系，其特性曲線(xiàn)如下圖4-10所示。圖4-10甲烷傳感器電流輸出與輸入的關(guān)系曲線(xiàn)4.4 fp1 a/d轉(zhuǎn)換單元（1）a/d轉(zhuǎn)換單元的主要作用把傳感器檢測(cè)到的電壓或電流信號(hào)(模擬量)轉(zhuǎn)換成plc能夠識(shí)別的等效數(shù)字量，這

40、些數(shù)字量經(jīng)過(guò)plc處理后控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。fp1 a/d轉(zhuǎn)換單元的技術(shù)參數(shù)如下表4-4所示。表4-4 fp1 a/d轉(zhuǎn)換單元技術(shù)參數(shù)1項(xiàng)目說(shuō)明模擬輸入點(diǎn)數(shù)4通道/單元（ch0-ch3）模擬輸入范圍電壓0-5v和0-10v電流020ma 分辨率1/1000總精度滿(mǎn)量程的1%響應(yīng)時(shí)間2.5ms/通道輸入阻抗電壓不小于1兆歐（05v和010v范圍內(nèi)）電流250歐姆（020ma）絕對(duì)輸入范圍電壓+7.5v（05v）、+15v（010v）電流+30ma(020ma)數(shù)字輸出范圍k0k1000（h0h03e8）絕緣方式光耦合：端子與內(nèi)部電路之間無(wú)絕緣：通道間連接方式端子板（m35螺絲）a/d轉(zhuǎn)換單元的輸入

41、輸出特性如下圖4-11所示。圖4-11a/d轉(zhuǎn)換單元的輸入輸出特性曲線(xiàn)（2）占用通道及編程方法 a/d轉(zhuǎn)換單元有4個(gè)模擬輸入通道，占用的輸入端子分別為： ch0：wx9（x90x9f）ch1：wx10（x100x10f）ch2：wx11（x110x11f）ch3：wx12（x120x12f）plc每個(gè)掃描周期對(duì)各通道采樣一次，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果分別存放在各自的輸入通道（wx9wx12f）中。a/d轉(zhuǎn)換的編程可用指令f0實(shí)現(xiàn)，如【f0 mv ,wx9,dto】.執(zhí)行這一指令后，cho輸入的模擬信號(hào)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)后送入wx9，并由f0指令讀出保存到dto中。（3）a/d轉(zhuǎn)換單元的

42、面板布置及接線(xiàn)方法圖4-12是a/d轉(zhuǎn)換單元的面板布置圖。a/d單元的每個(gè)通道有4個(gè)接線(xiàn)端：v、i、c和fg。此外，還有一對(duì)電壓范圍選擇端子range。其中，v是電壓輸入端，i是電流輸入端，c是公共端，fg是屏蔽接地端。左端擴(kuò)展插座用于連接fp1控制單元或者擴(kuò)展單元，右端插座用于連接d/a轉(zhuǎn)換單元或i/o link單元。a/d轉(zhuǎn)換單元的接線(xiàn)方法：電壓輸入方式的接線(xiàn)圖如圖4-13所示。信號(hào)有v和c兩端輸入，屏蔽外殼接fg端。當(dāng)電壓范圍選擇端子range間開(kāi)路時(shí)，輸入模擬電壓范圍為05v；短路是，輸入模擬電壓范圍為010v。電流輸入方式的接線(xiàn)如圖4-14所示。信號(hào)有i和c兩端輸入，將電壓輸入v和電

43、流輸入i端子連接在一起，屏蔽外殼接fg端。此時(shí)，需要將當(dāng)電壓范圍選擇端子range開(kāi)路。圖4-12 a/d單元的面板布置圖 圖4-13 電壓輸入接線(xiàn)方式 圖4-14 電流輸入接線(xiàn)方式（4）模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換氣體傳感器輸出的電解電流和氣體濃度之間的關(guān)系如下式表示： （4-11） 式中，i電解電流；每1mol氣體產(chǎn)生的電子數(shù)；f法拉第常數(shù)；a氣體擴(kuò)散面積；d擴(kuò)散系數(shù)；c電解質(zhì)溶液中電解的氣體濃度；擴(kuò)散層的厚度。在同一傳感器中，、f、a、d及是一定的，所以電解電流與氣體濃度成正比。所以在本設(shè)計(jì)中選擇一氧化碳傳感器和甲烷傳感器輸出信號(hào)為電流信號(hào)，測(cè)量范圍分別為420ma.和15ma。根據(jù)公式（1

44、），由煤礦中一氧化碳和甲烷氣體的最高濃度分別為0.0024%、4%，則一氧化碳濃度為0.0024%對(duì)應(yīng)的輸出模擬電流為i=2.4x(20-4)/1000+4ma =4.384ma,對(duì)應(yīng)的plc a/d轉(zhuǎn)換單元輸出數(shù)值為k=1000/20x4.384219。甲烷濃度為4%對(duì)應(yīng)的輸出模擬電流為i=4/10x4+1ma=2.6ma,對(duì)應(yīng)plc的a/d轉(zhuǎn)換單元輸出數(shù)值為1000/20x2.6=130。因此當(dāng)plc檢測(cè)到一氧化碳濃度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量不小于220時(shí)或者甲烷濃度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量不小于130是，就給控制系統(tǒng)一個(gè)停機(jī)的信號(hào)。4.5 plc電氣控制線(xiàn)路（1）數(shù)碼管顯示接線(xiàn)圖，如下圖（4-15）所示。圖4-

45、15數(shù)碼管顯示接線(xiàn)圖（2）本文中數(shù)碼管顯示的位置是與上水平面為參照起始點(diǎn)。七段數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)與輸入關(guān)系如下表4-5、4-6所示。表4-5輸入位選擇開(kāi)關(guān)與輸出數(shù)值的關(guān)系輸入輸出x7（x10）x8（x11）x9(x12)xa(x13)xb(x14)xc(x15)1xxxxx1x1xxxx2xx1xxx3xxx1xx4xxxx1x5xxxxx16表4-6數(shù)碼管各位與輸出數(shù)值的關(guān)系輸入輸出abcdefg011000011101101211110013011001141011011510111116注（1表示高電平，0表示低電平，x表示任意狀態(tài)）（3）plc外圍接線(xiàn)圖plc外圍接線(xiàn)圖如下圖4-16和4-

46、17所示。圖4-16plc外圍接線(xiàn)圖（注：co傳感器選擇通道ch0，甲烷傳感器選擇通道ch1，輸入方式都為電流輸入）圖4-17傳感器與a/d轉(zhuǎn)換單元接線(xiàn)圖4.6 plc控制i/o分配plc硬件配置確定后，應(yīng)對(duì)i/o點(diǎn)進(jìn)行分配，確定外部輸入輸出元件與plc的i/o點(diǎn)的連接關(guān)系，完成i/o點(diǎn)地址定義表。表4-7、表4-8為控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱(chēng)、代碼。表4-7 輸入信號(hào)分配表輸入接口輸入信號(hào)代碼名稱(chēng)x0sb0正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕x1sb1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕x2q1速度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)x3sb2停止按鈕x4 sq1機(jī)頭越位行程開(kāi)關(guān)x5sq2機(jī)尾越位行程開(kāi)關(guān)x6sq3重錘上限限位開(kāi)關(guān)x7q2全程緊急停車(chē)保護(hù)開(kāi)關(guān)x8q

47、3x9q4xaq5xbq6xcq7xdq14co傳感器模擬信號(hào)xeq15ch4傳感器模擬信號(hào)x10q8過(guò)擺保護(hù)開(kāi)關(guān)x11q9x12q10x13q11x14q12續(xù)表4-7x15q13x16q14co傳感器信號(hào)清零開(kāi)關(guān)x17q15ch4傳感器信號(hào)清零開(kāi)關(guān)表4-8輸出信號(hào)分配表輸出接口輸出信號(hào)代碼名稱(chēng)y0km1自耦減壓?jiǎn)?dòng)接觸器1y1km2自耦減壓?jiǎn)?dòng)接觸器2y2km3電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器y3km4電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器y4a制動(dòng)器松閘y5b報(bào)警蜂鳴器y6cmp3播放器y7d減速機(jī)速度顯示y8e電機(jī)運(yùn)行y9f機(jī)頭越位顯示yag機(jī)尾越位顯示ybh減速機(jī)運(yùn)行y10a緊急停車(chē)開(kāi)關(guān)觸動(dòng)位置數(shù)碼管顯示y11by12cy1

48、3dy14ey15fy16gy17a過(guò)擺保護(hù)開(kāi)關(guān)觸動(dòng)位置數(shù)碼管顯示y18by19cy1ady1bey1cfy1dg在程序中也用到一些內(nèi)部繼電器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、時(shí)間繼電器。如下表4-9所示。表4-9程序中使用到plc機(jī)器內(nèi)的器件及功能器件地址功能器件地址功能t0預(yù)警時(shí)間定時(shí)器ra過(guò)擺保護(hù)開(kāi)關(guān)位置顯示數(shù)碼管顯示信號(hào)t4電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間定時(shí)器rbt2mp3開(kāi)始播放時(shí)間定時(shí)器rct3制動(dòng)器報(bào)閘時(shí)間定時(shí)器rd續(xù)表4-9r0 緊急停車(chē)保護(hù)信號(hào)rer1過(guò)擺保護(hù)停車(chē)信號(hào)rfr2co濃度偏高停車(chē)信號(hào)r3ch4濃度偏高停車(chē)信號(hào)dt0co a/d轉(zhuǎn)換數(shù)值存儲(chǔ)區(qū)r4緊急停車(chē)保護(hù)開(kāi)關(guān)位置顯示數(shù)碼管顯示信號(hào)dt1ch4 a/d轉(zhuǎn)換數(shù)值存儲(chǔ)區(qū)r5r6r7r8r95軟件設(shè)計(jì)5.1控制系統(tǒng)程序流程圖該系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程和程序流程圖如圖5-1所示。圖5-1 程序流程圖5.2程序調(diào)試因?qū)嶒?yàn)室采用fp