西门子6ES7223-1BL22-0XA8库存充足

、概述
煤炭是我国重要的能源资源，我国的煤炭工业长期停留在人工开采水平，生产效率低，安全隐患多，如瓦斯爆炸、地下渗水等事故经常发生。随着计算机应用在各行各业的逐步普及，煤炭生产水平目前逐步实现了自动化，生产效率大大提高。因为煤矿开采的特殊环境，容易发生事故，煤矿行业也被称为高危险的行业。利用监控系统软件，地面或中心监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，通过在井下安装温湿传感器瓦斯探测器，能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的手图像资料，为将来的安全生产提供可靠的保证。因此监控系统是现代矿井安全生产监控系统的重要组成部分。
随着国家对煤矿安全生产工作的日益重视，以及矿务局自身现代化管理的需求，煤矿安全监测系统越来越体现出其重要性。

二、系统功能要求
安全生产监控系统容通风安全环境监测监控、矿井生产监测监控和工业摄像监视监控于一体。可就地显示瓦斯浓度、风量、风压、温度等参量。监控中心对各种传感器的信息数据进行实时采集、处理和超限判别。超限情况时监控中心及现场均应有语音或声、光报警。通过远程开关可实现风电瓦斯闭锁，监控中心也可根据要求进行远程人工断电/复电。
监测主机的信息能够实时、准确、稳定地上传到煤矿集团公司监测监控信息网。
系统必须具有系统煤矿安全标志，井下监测点的设置应符合《煤矿安全规程》的要求。

三、系统组成要求
系统主要由地面中心站设备、传输接口、井上下分站(或干线驱动器)、传感器、传输电缆、信号电缆及光缆等组成。
地面中心站主机与分站(或干线驱动器)之间采用光缆连接。
1、地面中心站
地面中心站的监测主机选用工业控制计算机, 一台工作，一台热备用。主机通过传输接口与地面、井下各分站通讯，监测主机配置打印机。系统主机可为双机热备方式实现自动切换，也可人工干预双机切换。
地面设4个终端机，分别设在总工室、通风区、安监站和监控中心。
中心站主机显示器可以显示动、静态图形、数据、曲线、采掘工程平面图、风流图、模拟量配置图等。在网络上的任一台授权的工作站上能够显示所有的参数。
2、井下设备配置
为防止井下有毒有害气体危害人身和设备安全，在井下采区工作面、掘进头及主要巷道、机电硐室等处可选择安设瓦斯、温度、一氧化碳、风速、负压等环境监测传感器；在风门处设风门开关传感器；对风机、皮带、变电所开关等机电设备的状况监测和监控。
分站将监测信息传送到地面中心站，当瓦斯超限时，由分站自主判别后可对有关设备实时断电，必要时也可以通过主机实现异地断电。

四、实现方法

1、系统拓扑图

2、上位机软件(用于主机和备机)
主机、备机软件采用《世纪星》监控组态软件，可以实现：双机热备、图形动画显示、报警、曲线等功能。
《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（MMI）软件系统，它以bbbbbbs 98/2000/NT/XP 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了bbbbbbs的各种便利功能。
《世纪星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《世纪星组态软件》的集成开发环境，软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等进行操作；开发者利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，开发者不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和全面地支持国内国际工控底层设备，彻底实现工控现场的数据采集和监控功能。
运行系统是《世纪星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。

五、软件设计

1、综采工作面

2、掘进系统

3、安全监控井下布置图

4、排水系统

1 引言

　　滚动轴承是国家机械工业中重要的基础性零件，而钢球作为轴承的滚动体，它的质量优劣对滚动轴承的性能、安全起决定性的作用。全球只有捷克制造出功能完善的钢球外观检验机，它以前是采用凸轮控制开关来控制，时序是由内部的变速箱完成，噪音大，在开关处有时产生的电火花与负载断电的浪涌电流会造成干扰。1990年中国次引进绝大部分由模拟电路实现控制的捷克钢球外观检验机，由于技术垄断使得国内在钢球检验方面全部购买捷克产品至今。此设计用PLC实现检验要求的准确控制时序和检验信号处理。

2 检验控制系统概述

　　2.1钢球外观检验系统总体结构与PLC完成功能

　　可以划分为四个部分，⑴、供料系统：料斗、直径分选器、供应通道。⑵、展开系统：展开机械系统、隔离器、数球器、进料器、进料机械手指。⑶、检验系统：光电探测仪、振动探测仪、涡流探测仪。⑷、控制装置：可编程控制器、触摸屏。

　　钢球从料斗到检验后被分选，PLC要完全控制钢球的运动状态，完成整个检验的闭环控制与实时向触摸屏、检测装置执行装置通信的任务。

　　系统配置的PLC是三菱公司的FX1n型。触摸屏通过RS485接口与PLC连接。通信参数设定：数据位：7位;停止位：1位;校验位：偶校验;波特率：9600bps;超时常数为3秒。

图1 整个控制系统结构框图

　　2.2 PLC输入输出信号分析：

　　（1）、隔离器信号：钢球累积时发出的信号，形式是周期不定的方波。PLC判断方波高电平的时间确定是否有效。（2）、数球器信号：从隔离器信号中分析处理并计算得到。（3）、展开机构的调试信号：PLC控制展开机构中的调试马达。此调试马达也是机器工作的主驱动马达。在此信号载了一个频率一定反馈信号，从此信号频率的变化来确定展开机构的驱动是否正常，信号线用航空用屏蔽电缆。（4）、光电检测、振动检测信号、涡流检测信号：矩形脉冲，上升沿触发PLC。（5）、输出点接不同型号的固态继电器。

3 软件设计

　　3.1时间延时考虑：

　　本程序考虑的时间延时如下：⑴、固态继电器的输入输出延时（2ms内）。⑵、PLC的输入滤波延时（10ms内），输出响应时间（1ms内）。⑶、PLC定时本身误差（下偏差为1ms、10ms、100ms;上偏差为一个扫描周期）。⑷、执行元件的响应时间（3ms内）。（5）、本程序执行周期;触摸屏和PLC之间用的是中断模式，延时忽略。

　　3.2 检验时间确定：

　　钢球在展开机构上必须要保证足够的时间，下面对钢球展开时间进行分析。在下图控制滚轮轴心在直线CJ上，钢球球心在O点，钢球在展开机构的控制滚轮上作匀速自转与绕控制滚轮作匀速公转。现在建立坐标如下：

图2 钢球展开示意图

　　得：，控制滚轮绕轴旋转，ω0=ωz,在正常的展开过程中,当控制滚轮在一条接触线上与钢球作用（只讨论控制滚轮一侧） , 钢球在Y-Z 平面有一微小转角∠OJB（设为α）时,由于AB⊥AJ;BC⊥CJ有关系式：
　　　　　　得。两个三角形△A JB 与△B J C 共边知两三角形全等.设∠A JB = ∠B J C =，∠A J C = 2α。即当钢球在平面Y -Z上转动α角时, 相对转动2α角度, 控制滚轮的作用, 钢球每绕z 轴旋转一周将绕x 轴转过角度:

　　如传感器有效探测区域为直径σ的圆域, 取一定的重叠因子, 则有2σ/3=φR由此可得到半带宽 。

　　而展开半径为r 的钢球, 需绕z 轴旋转圈. 整个展开时间。对不同直径钢球的展开, 应配用不同的控制滚轮. 对于直径为5.5562毫米的钢球，需要旋转36圈，检验时间（ms）。由于FX1nPLC的1ms定时器只有四个,不能满足所有直径组,如果要用1ms定时器便可以用MOV指令传送分组的检验时间.在某种程度上可以相对增加检验机的检验速度,但是在定时器复位和MOV指令的执行顺序与异常处理的保护上要有很严密的设计,这样就大大增加了程序的步数。在PLC提供大量的10ms定时器时，用10ms定时器相对指令很精简，大大缩短了程序的步数，PLC提供的程序步数是有限的，这样就大大有利于扩展其它功能。在进料器上用1个1ms的定时器完成占空比为的定时，可以减小程序定时误差。检验仪器是后开先断的来保证传出的信号可靠。进料器动作周期包含球自由落体运动的时间以及送钢球到子午轮的时间（上料时间）和展开机构放开钢球的打开时间（下料时间）。上料时间和下料时间的计算都要考虑执行元件的动作延时和其它相关的误差（主要的是定时器的定时误差，它可能要比定时设定值少10ms）。上料时间与下料时间总和为43ms这是个固定值。上下料时间（t）=进料机械手指动作完成时间保证值（29ms）+钢球不稳定态时间预留值（8ms）+分选器执行时间保证值（6ms）。对于5.5562毫米的钢球的程序设定时间 T‘=T+t=273 。

　　3.3 触摸屏界面设计:

　　我们设计了一下几个主要界面：直径选择界面;调试界面;加密界面;检验状态信息显示界面;报警界面，操作直观易懂。

4 结论与创新观点：

　　以下是直径为5.5562mm钢球检验的控制时序波形验证;执行周期为T‘=273ms。

图3 5.5562mm直径检验波形图

　　从图中可以看出完全吻合程序设定值。1通道是进料机械手指周期; 2通道的是进料器的周期;其他波形验证略。钢球检验率与捷克的一致。

　　用PLC来完成钢球外观检验系统设计是目前全球未有的设计。此设计使系统操作简便，稳定性高，已经在现场调试运行满足要求，检验结果准确可靠，可以定时定量关机，可以选择15组不同大小钢球,达到国际水平。钢球检验时间计算算法独特,钢球展开的运动矢量用标量表示方法创新。对我国的钢球检验技术起了很大的推动作用。