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PLC在安全聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、概述
  可編程
控制器(PLC)是一種新型的通用控制裝置,他將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)哪廓、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專(zhuān)為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)初烘,具有功能強(qiáng)涡真、通用靈活、可靠性強(qiáng)貌授、環(huán)境適應(yīng)性好吟因、編程簡(jiǎn)單、使用方便势嫁、體積小产歧、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)水芍。近年來(lái)品庞,隨著可編程控制器的日漸成熟,越來(lái)越多控制系統(tǒng)都采用PLC來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制存裁。特別是在安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中斋垫,PLC 以其可靠性強(qiáng)、動(dòng)作速度快郊纱、安全性能好的特點(diǎn)得到了各行各業(yè)廣泛的應(yīng)用届饰。
二、機(jī)車(chē)保護(hù)系統(tǒng)概述
  對(duì)于一些機(jī)車(chē)控制绎蒙、傳動(dòng)控制及重要崗位的操作人員身體狀態(tài)在線檢測(cè)是非常重要的染突。例如高速運(yùn)行的火車(chē)駕駛司機(jī)由于突發(fā)疾病暈倒而無(wú)法操作,那么整列火車(chē)乘客的生命安全是非常危險(xiǎn)的辈灼。所以在一些國(guó)際先進(jìn)的動(dòng)車(chē)組機(jī)車(chē)控制室內(nèi)的操作崗位上,安裝了操作人員檢測(cè)的設(shè)備也榄。在操作人員的腳下有了一個(gè)象“油門(mén)”式的踏板巡莹,操作人員每隔三十秒必須踩一下這個(gè)踏板,證明操作人員身體狀態(tài)良好或在操作崗位上甜紫。否則降宅,超過(guò)三十秒沒(méi)有檢測(cè)到踏板返回信號(hào),蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警,提醒操作人員踩踏板腰根。如果操作人員由于身體突發(fā)疾病或擅自離崗激才,報(bào)警超過(guò)兩分鐘,機(jī)車(chē)就會(huì)自動(dòng)剎車(chē)额嘿,保證整列火車(chē)乘客的人身安全;還有一種情況瘸恼,如果操作人員由于身體突發(fā)疾病暈倒,正好壓在踏板上面册养,或者有東西壓在踏板上东帅,這樣踏板就一直有返回信號(hào)。在程序設(shè)計(jì)時(shí)考慮到這點(diǎn)修梭,當(dāng)踏板連續(xù)三十秒有返回信號(hào)時(shí)茴茁,蜂鳴器同樣會(huì)發(fā)出報(bào)警,并且報(bào)警超過(guò)兩分鐘自動(dòng)剎車(chē)纸级。本文以這個(gè)連鎖保護(hù)為例泣奏,介紹PLC在安全連鎖保護(hù)中的應(yīng)用。
三描刹、S7-300PLC簡(jiǎn)介
  S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)县堰,能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合而構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)碾危。S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)乎渊,具備高速的指令運(yùn)算速度;能用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算;帶標(biāo)準(zhǔn)用戶(hù)接口的軟件工具可以方便地給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值;S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)集成了方便的
人機(jī)界面,人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少丛铅。SIMATIC人機(jī)界面(HMI)從S7-300中取得數(shù)據(jù)崩蚀,S7-300按用戶(hù)指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送;CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常壤趴、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件(例如:超時(shí)涎拉,模塊更換,等等);多級(jí)口令保護(hù)可以高度的圆、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密鼓拧,防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改;S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開(kāi)關(guān),操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以拔出越妈,當(dāng)鑰匙拔出時(shí)季俩,就不能改變操作方式,這樣就可防止非法刪除或改寫(xiě)用戶(hù)程序梅掠。S7-300 PLC具備強(qiáng)大的通信功能酌住,可通過(guò)編程軟件Step 7的界面提供通信組態(tài)功能,這使得組態(tài)非常容易阎抒、簡(jiǎn)單酪我。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口消痛,并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng);串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng);多點(diǎn)接口(MPI)集成在CPU中,用于同時(shí)連接編程器都哭、PC機(jī)秩伞、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 SIMATICS7—300的大量功能能夠支持和幫助用戶(hù)進(jìn)行編程欺矫、啟動(dòng)和維護(hù)烟渴,其主要功能有高速的指令處理、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算胯炊、人機(jī)界面(HMl)孟掺、診斷功能、程序保護(hù)回东。完全能實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)ATP(Automatic Train Protection)的功能喂搬。在線實(shí)現(xiàn)火車(chē)的運(yùn)行速度、軸溫成吓、電流等重要參數(shù)測(cè)控及緊急狀態(tài)下安全聯(lián)鎖保護(hù)熙拐。如果加上人機(jī)界面(HMl)和存儲(chǔ)設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)顯示和記錄功能切咸,能有效防止列車(chē)超速搏翎,還能以圖形曲線、數(shù)字報(bào)表等形式再現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程玲崩。.
四吸辽、編程實(shí)現(xiàn)
  PLC
控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩部分,而程序的設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)中工作量最大盟步、最重要的一項(xiàng)工作藏斩。一個(gè)好的程序不僅可以減少I(mǎi)/O點(diǎn)數(shù),節(jié)省硬件成本却盘,而且還可以減少PLC程序步驟和占用的空間狰域,收到事半功倍的效率。在本程序中黄橘,由于踏板有無(wú)信號(hào)定時(shí)器都要啟動(dòng)兆览,也就是說(shuō)無(wú)論是踩踏板的時(shí)間還是不踩踏板的時(shí)間都不能超過(guò)30秒,如果超過(guò)30秒報(bào)警就要啟動(dòng)塞关,所以在寫(xiě)程序時(shí)把上升沿和下降沿邊沿檢測(cè)指令并聯(lián)抬探。這樣無(wú)論踏板得信號(hào)的開(kāi)始還是失信號(hào)的開(kāi)始都能激發(fā)30秒的定時(shí)器啟動(dòng)。當(dāng)擴(kuò)展脈沖定時(shí)器定時(shí)到30秒后帆赢,報(bào)警線圈得電驶睦,蜂鳴器報(bào)警,提醒操作人員踩踏板匿醒。 
  當(dāng)報(bào)警啟動(dòng)后场航,接通延時(shí)定時(shí)器啟動(dòng),定時(shí)兩分鐘抢妈。如果在兩分鐘之內(nèi)呼笨,操作人員踩了踏板,報(bào)警解除栖俐。T1重新定時(shí)肪吁,T2停止定時(shí)。如果在兩分鐘之內(nèi)操作人員沒(méi)有踩踏板肥寺,T2接通延時(shí)定時(shí)器定時(shí)到兩分鐘后获踏,殺車(chē)啟動(dòng)。機(jī)車(chē)緊急停車(chē)糯敢,連鎖保護(hù)乘客安全行贤。
五、PLC的程序執(zhí)行過(guò)程
  當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)瞎弥,是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶(hù)程序來(lái)完成控制任務(wù)的播瓦,需要執(zhí)行眾多的操作,但CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作祝鞍,它只能按分時(shí)操作(串行工作)方式众琼,每一次執(zhí)行一個(gè)操作,按順序逐個(gè)執(zhí)行椰弊。由于CPU的運(yùn)算處理速度很快许溅,所以從宏觀上來(lái)看,PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)(并行)完成的秉版。這種串行工作過(guò)程稱(chēng)為PLC的掃描工作方式贤重。用掃描工作方式執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí),掃描是從第一條程序開(kāi)始沐飘,在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下游桩,按程序存儲(chǔ)順序的先后,逐條執(zhí)行用戶(hù)程序耐朴,直到程序結(jié)束借卧。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行,周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行筛峭。
  PLC的掃描工作方式與電器控制的工作原理明顯不同铐刘。電器控制裝置采用硬邏輯的并行工作方式,如果某個(gè)
繼電器的線圈通電或斷電影晓,那么該繼電器的所有常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)不論處在控制線路的哪個(gè)位置上镰吵,都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作;而PLC采用掃描工作方式(串行工作方式),如果某個(gè)軟繼電器的線圈被接通或斷開(kāi)捉瘟,其所有的觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作旁班,必須等掃描到該時(shí)才會(huì)動(dòng)作蔑誓。但由于PLC的掃描速度快,通常PLC與電器控制裝置在I/O的處理結(jié)果上并沒(méi)有什么差別职菜。
六誉梳、結(jié)束語(yǔ)
  以PLC為控制核心的連鎖保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè),從歐洲各大公司生產(chǎn)的聯(lián)鎖系統(tǒng)可以看出兰险,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的進(jìn)一步發(fā)展方向是:編制程序采用SIMATIC編程技術(shù)骇俏,使設(shè)備復(fù)雜程度低、規(guī)格小脚培、靈活性大北郁,價(jià)錢(qián)便宜,且能確保安全纺围。


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