摘 要：本文針對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)非常重要的專業(yè)核心基礎(chǔ)課程《PLC原理和應(yīng)用》，提出了基于井下局部制冷智能控制的PLC控制系統(tǒng)和上位機(jī)設(shè)計，取得了很好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：PLC；局部制冷；程序設(shè)計

一、引言

由于井下生產(chǎn)的特殊性，以及目前礦山自動化的通用性，很多控制要求使用自動化設(shè)備，因為自動化設(shè)備具有可編程性，可以檢測也可以被檢測，檢測點也可以作為控制點，靈活多變，另外配合顯示觸摸屏使用，更加使得控制過程以及運(yùn)行過程一目了然，相比過去的單片機(jī)控制來說，編程更為簡易，控制更為流暢，顯示更加直觀.

二、煤礦的現(xiàn)狀和該系統(tǒng)的重要性

目前煤礦處在開采程度越來越高，開采難度越來越大的問題，復(fù)雜的巷道以及深度的不斷擴(kuò)大所導(dǎo)致的最直接的問題就是地?zé)釣?zāi)害的加劇，煤礦的安全都是面面俱到的布置下去的，所以現(xiàn)在很多煤礦都在使用局部制冷設(shè)備對工作面進(jìn)行降溫，不然會嚴(yán)重影響到井下生產(chǎn)的安全性，局部制冷也需要一套嚴(yán)密的控制系統(tǒng)，所以就有了該系統(tǒng)的設(shè)想和設(shè)計，主要分為以下幾點：

1.性能適用范圍

設(shè)備可以作為集中控制使用，作為集中制冷總站或者局部制冷分站。也可以作為電控檢測設(shè)備使用，在這里可以作為制冷機(jī)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測，保護(hù)監(jiān)測，配合傳感器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時顯示化，控制及時化。同時也可以作為控制制冷劑電機(jī)的過程控制設(shè)備使用，靈活多變的編程方法可以改變設(shè)備的適用范圍和屬性。

2. 功能特點

a、采用嵌入式本質(zhì)安全型PLC為控制核心 ，12V就可以驅(qū)動。各個控制過程具有高度訂制性和可編程性，相比單片機(jī)控制的設(shè)備，速度快，執(zhí)行率高，執(zhí)行效果嚴(yán)格可控。

b、選用萬維系列的本質(zhì)安全型PLC，配有人機(jī)界面，實現(xiàn)控制智能化，信息讀取實時化，保護(hù)功能具有實時性；

c、；可以通過人機(jī)界面所實時顯示的設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障信息。

d、系統(tǒng)利用PLC對事故前20個掃描周期的各信號狀態(tài)進(jìn)行檢測、儲存、分析，可以很快的查處影響事故的第一故障點，并在人機(jī)界面上將第一故障信息發(fā)生的時間顯示出來，為快速排出故障、恢復(fù)運(yùn)行提供了可靠的保證。

e、系統(tǒng)上位機(jī)人機(jī)界面上開發(fā)了供工作人員使用的運(yùn)行信息和工維修人員使用的圖形顯示、檢測裝飾盒保護(hù)狀態(tài)的中文顯示，共有十余個畫面。有模擬圖形的同時，還具有信息說明，最大程度的呈現(xiàn)了現(xiàn)場的信息。

3. 項目難點

a、系統(tǒng)下位機(jī)PLC需要采用相關(guān)智能控制程序，來控制和讀取相關(guān)部位的溫度壓力情況情況以及運(yùn)行時間到達(dá)時對故障的檢測和停止運(yùn)行的故障檢測以及復(fù)位。

b、系統(tǒng)的上位機(jī)需要開發(fā)至少擁有五個個可視窗口的程序，必須可以通過文字和圖片的形式實時顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)在運(yùn)行時模擬參數(shù)變化的循環(huán)移動，該軟件采用easyLAD組態(tài)軟件編程。

三、設(shè)備的設(shè)計參數(shù)以及控制方式

1.本質(zhì)安全型可編程控制箱（以下簡稱控制箱）是一種采用本質(zhì)安全型PLC的制冷機(jī)輔助設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠等優(yōu)點，是制冷機(jī)運(yùn)行狀態(tài)控制以及監(jiān)測的設(shè)備。一般情況下配套制冷機(jī)使用。目前的礦井制冷機(jī)大多處于一直運(yùn)行的狀態(tài)，由于礦井高溫環(huán)境的存在，制冷機(jī)也會出現(xiàn)各種各樣的實際小故障，這時候該設(shè)備就會及時的對制冷機(jī)進(jìn)行停機(jī)并且顯示故障類型以及故障點的數(shù)值。該設(shè)備工作電壓12V。可以實現(xiàn)制冷設(shè)備各個需要讀取數(shù)值的溫度、壓力傳感器都能夠讀取到實時數(shù)據(jù)，并且具有故障停機(jī)功能，故障有實時顯示，也具有故障歷史記錄。并且可以提供故障的下載。還可以通過控制電源箱中的繼電器控制保護(hù)開關(guān)啟停。

同時更重要的是該設(shè)備還使用到了機(jī)械保護(hù)開關(guān)作為二級保護(hù)這極大程度上是的保護(hù)的范圍更加全面和可靠。

2.設(shè)計中采用開關(guān)量信號輸入使用5路，其中包括一路啟動信號，4路機(jī)械開關(guān)反饋信號。

模擬量信號可使用8路，其中包括4路溫度模擬量信號，4路壓力模擬量。

3.本安參數(shù)：U0：12.2V， I0：0.36A， C0：0μF， L0：0mH。

四、工作原理

1.控制箱完成各個檢測點的溫度和壓力實時數(shù)據(jù)的采集，并第一時間顯示到人機(jī)對話窗口上（PLC選用本質(zhì)安全型嵌入式PLC）。

2.控制箱實現(xiàn)本安和隔爆信號的互相轉(zhuǎn)換并可直接控制隔爆型電氣設(shè)備（如閘電機(jī)、張緊電機(jī)、電磁閥和電鈴等）?？刂葡浜诵牟考捎帽举|(zhì)安全型嵌入式PLC。

3.控制箱在實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的同時可配合使用德國進(jìn)口的機(jī)械式保護(hù)開關(guān)實現(xiàn)雙保險的二級保護(hù)。

4.控制箱人機(jī)對話主界面上可以顯示機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，并且在二級菜單中可以設(shè)置參數(shù)的保護(hù)上限，通過面板上啟動，停止，急停這三個按鈕的操作可以實現(xiàn)對制冷機(jī)電機(jī)的正常開停和故障停機(jī)（發(fā)生超溫、高壓、低壓等故障時也會停機(jī)）。

5.發(fā)生的故障所產(chǎn)生的故障歷史可以查詢到，精確到年月日時分。

五、系統(tǒng)運(yùn)行方法和設(shè)備才做大致方法

1.系統(tǒng)接好線，檢查無誤后，方可進(jìn)行試開機(jī)操作：所有設(shè)備準(zhǔn)備就緒，開始開機(jī)工作。在開機(jī)前請檢查電壓以及線纜安全無誤。

2.停止按鈕與緊停按鈕的區(qū)別是，按停止按鈕設(shè)備是設(shè)備正常開停所使用的邏輯按鈕，通過邏輯按鈕實現(xiàn)對PLC的邏輯指令。按急停按鈕設(shè)備是立刻實現(xiàn)故障停止的。停止和急停這兩個不同的停機(jī)動作人機(jī)對話界面的運(yùn)行狀態(tài)會有嚴(yán)格區(qū)分。

3.按鈕在面板的位置是：從左到右依次為‘啟動‘停止‘急停。

4.外接傳感器后，就可以激活該系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)讀取功能。實現(xiàn)設(shè)備各點狀態(tài)物聯(lián)網(wǎng)集中化，數(shù)模轉(zhuǎn)換。

六、結(jié)語

基于井下局部制冷智能控制的PLC控制系統(tǒng)自從設(shè)計以來，得到了幾家制冷企業(yè)的實際使用，其中包括淮南潤成科技旗下的赫爾柯礦業(yè)制冷技術(shù)，使用了該套設(shè)備以后降低了設(shè)備停機(jī)率以及客戶的投訴反饋，更加穩(wěn)定了自己產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)含量，提高了銷售業(yè)績，同也大大的保護(hù)了設(shè)備的使用壽命。該套PLC控制系統(tǒng)的研發(fā)為傳統(tǒng)高溫開采做出了貢獻(xiàn)！！

參考文獻(xiàn)：

[1] PLC原理及應(yīng)用. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2010年二月.

[2] 電氣與plc控制技術(shù)及應(yīng)用. 北京： 高等教育出版社， 2013年8月1日.

作者簡介：張健（1989-），男，籍貫：安徽淮南，職稱：工程碩士在讀，學(xué)位：學(xué)士。