凯迪恩PLC在矿山设备中的应用

1． 概述
矿山对矿山设备的要求越来越高。矿山设备不断更新，不断进步，可靠性、易操作性、可监示性，易维护性已是最基本的要求了。用继电器搭成的控制电路具有可靠性差，不易维护，不易监示，已不能适应当前的要求。现在迫切需要可靠性高、易维护、易操作、可监示并且价格不高这样的控制器来代替继电器搭成的电路。随着电子技术、软件技术、控制技术飞速发展，小型可编程控制器（PLC）发展迅猛，性能很高，价格较低，与继电器搭的控制电路比具有非常大的优势。许多矿山设备已选用了小型PLC控制。下面是山东某矿山设备厂对煤矿使用的绞车用PLC取代继电器的实例。

2． 工艺简介
这设备是煤矿使用的绞车。工艺要求如下：①5秒内如果信号工按一次信号开关，绞车下放，按两次信号开关，绞车提升，要求两信号能互锁。②绞车电机转速为960r/min，要求能够测出电机转速，并显示出来。当电机转速超过预定值960r/min时，能输出一报警信号。

3． 配置方案
这套设备要用PLC完成控制。工艺要求测出绞车电机的速度，显示出来，超速能报警。这种工况对测速要求不高，用一个接近开关测电机轴引出的一个感应板即可。绞车电机额定转速960转/分，计算出接近开关两次感应之间的周期为67ms，这周期与PLC循环扫描周期相比还是比较大的，不必用高数计数功能，用普通的输入点即可。显示部分使用文体显示器。它有与PLC可通讯，连接方便，编程灵活，价格合理等优点。选用PLC+文本显示器来完成这套设备的控制和显示。PLC选用了北京凯迪恩公司的国产高品质的KDN-K3系列PLC（CPU306）。因为凯迪恩公司自己完全独立开发PLC，技术实力很强大，技术服务很好，已经有不少应用。KDN-K3系列PLC编程软件Easyprog采用的是IEC61131-3标准，好学易上手。文本显示器选用国产天津罗升TP220文本显示器。

4． 通讯实现
4．1 通讯协议选择
KDN-K3系列PLC通讯协议是Modbus RTU协议，各种文本显示器都支持这个协议。KDN-K3系列PLC新推出不久，文本显示器编辑软件还没有列出这个PLC。编辑文本显示器选用PLC时，选用支持Modbus RTU协议的PLC即可。TP220编程软件中支持此协议的是Schneider NEZA系列PLC，选此PLC，波特率19200，无校验，8位数据位，1位停止位。
4．2 通讯线连线图
KDN-K3 系列PLC与TP220连线图
    PLC（9PIN孔）       显示屏（9PIN孔）
RXD 2  2 RXD
TXD 3  3 TXD
GND 5  5 GND
4．2 寄存器的对应关系
需要注意的是，TD220中的Modbus RTU协议不能实现对PLC中所有寄存器的访问，只允许访问中间继电器区和中间保持寄存器区。对于KDN-K3系列PLC而言，TD220可以访问M区和V区。
具体的对应关系如下表：
PLC内存区 PLC地址范围 对应的TD220的寄存器范围
M M0.0－M31.7 M64－M319
V VW0－VW4094 MW16－MW2063

5． 控制实现
5．1 首先分配I/O点：
I0.0 轴上计数接近开关，I0.1 启动按钮信号开关，I0.2 急停开关，I0.3 停止按钮开关，Q0.0 绞车上升线圈，Q0.1 绞车下降线圈，Q0.2报警指示灯，。
5．2 其次技术点分析：
① 测速：半秒种刷新一次速度能满足工艺要求，用一个记数器C52计录半秒内I0.0的有效次数，存放在VW90寄存器中，因为速度还要转换成每分钟多少转，所以VW90x120算出的数存到VW100中，VW100中存的数就是绞车电机的转速。
② 绞车上下行走：绞车启动按钮按下后，保持一个状态M0.0五秒内有效，用两个记数器C50（预置值设为2），C51（预置值设为1）都来计I0.0有效次数，5秒过后如果C50为1，说明5秒内按了两次启动按钮，用C50抑制C51，绞车上升接触器吸合，绞车上升；如果5秒过后C50为仍为0，说明5秒内按了一次启动按钮，只有C50有效，C51无效，绞车下降接触器吸合，绞车下降。5秒结束后，保持状态、记数器都要复位。
③ 超速报警：VW100中存放着绞车的实际速度，让它与960相比较，如果大于960，发出报警信号，报警指示灯亮，并在文本显示器上显示报警内容。

6． 现实意义
这类矿山设备用量很大，有很多还是用继电器控制。用PLC改造有很大的市场，也有很大的意义。国产PLC在这类设备改造中有很大的优势。凯迪恩公司凭借公司雄厚的实力和一支有十几年丰富工控经验的工程师队伍，与客户一起分析工艺、工况，确定技术方案，为客户培训人材，甚至免费为用户编程，为客户节约最大的成本，为客户实现最大利益。

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