工程坠道设计.docx

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工程坠道设计

摘要

作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。

今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

本文介绍了可编程控制器的基础知识，结构原理，主要特点和发展趋势。

介绍了可编程控制器在工程隧道料车双向行驶过程中的应用。

采用可编程控制器实现工程隧道的自动化控制，无人值班指挥，能错开时序双向车辆。

利用可编程调节器的稳定性，实现隧道的安全运行。

关键词：

工程隧道；可编程控制器；仿真分析

Abstract

Asthegeneralindustrycontrolcomputer,for30years,theprogrammablecontrollergrewoutofnothing,hasrealizedtheindustrycontroldomainwiringlogictothestoredlogicleap;Itsfunctionfromtowasweaklystrong,realizesthelogictocontrolthenumericalcontroltheprogress;Itsapplicationdomainfrominfancytomaturity,realizedthemonomerequipmentsimplytocontroliscompetentthemovementcontrol,theprocesscontrol,andthecollectioncontrolandsooneachkindofdutysurmounting.Thetodayprogrammablecontrollerisbecomingtheindustrycontroldomainthemainstreamcontroldevice,isplayingthemoreandmoremajorroleinworldeachplace.

Thisarticleintroducedtheprogrammablecontrollerelementaryknowledge,thestructureprinciple,maincharacteristicanddevelopmenttendency.Introducedtheprogrammablecontrollerinprojecttunnelskipdoubleflowprocessapplication.Usestheprogrammablecontrollerrealizationprojecttunneltheautomatedcontrol,nobodydutydirection,canstaggerthesuccessionbidirectionalvehicles.Usestheprogrammableregulatorthestability,realizesthetunnelsafeoperation.

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Keywords：

Projecttunnel;programmablelogiccontroller（PLC）;Simulationanalysis

第1章可编程控制器1

第2章PLC在工程隧道中的应用12

第3章工程隧道料车双向行PLC控制系统设计14

第4章结论30

致谢31

第1章概述

前言

长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。

PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。

采用可编程序的存储器并具有逻辑、顺序和数值运算等功能的顺序控制器,也称可编程序式控制器,英文缩写PLC。

利用它可以方便地编制程序，使工业设备实现顺序控制。

美国在1969年研制成世界上第一台可编程序控制器。

此后可编程序控制器的发展经历了三个阶段：

①采用固定（硬）布线方式，以代替电磁继电器盘；②以逻辑控制为主，采用不固定（软）布线方式，在此之前这类控制器又称可编程序逻辑控制器；③采用内部装有程序的存储器，程序变动十分容易。

1985年生产的可编程序控制器已普遍采用计算机技术，它除了存储容量小、输入输出通道以开关量为主和编程语言不同外，与一般微型计算机系统已十分相。

PLC的结构原理

可编程序控制器的一般硬件结构由6个基本部分组成:

①通用微处理机（中央处理单元）。

它用来实现算术和逻辑运算，是可编程序控制器的核心部分,通常采用8位、16位通用微处理机或单片微处理机。

②存储器。

它一般配置随机存储器（RAM）存储数据和配置可编程序只读存储器（EPROM）存储程序。

③输入输出接口。

④功能选择开关。

⑤运行指示器。

⑥编程器。

它既可与可编程序控制器组成一体也可独立于外。

控制程序通过编程器转换为二进制指令代码存入可编只读存储器中。

控制器运行时，机器内部不断循环“扫描”,在每次“扫描”中,中央处理单元的运算器按指令计数器加1的顺序逐条读取程序存储器中的指令，并予以执行。

处理一条指令时，一方面对所有输入开关量采样,并存入输入接口的输入寄存器中,另一方面根据指令规定的操作内容，对相应的输入输出开关量和中间变量进行逻辑运算，然后按照运算结果控制相应输出接口寄存器或中间变量寄存器，再由输出寄存器控制输出单元的通、断状态。

一条指令执行完毕，运算器立即取出并执行下一条指令。

“扫描”一遍全部指令通常只需要几毫秒至几十毫秒。

可编程序控制器编制程序比计算机容易得多，不需要很高的编程技术。

程序调试完毕后可通过写入装置写入可编程序只读存储器内。

只要将其插入控制器的插座内，控制器便能按其中的程序工作。

可编程序控制器还常备有不同的选件，供用户按控制对象的不同需要选用。

PLC的主要特点

可编程序控制器在硬件配置上与单板微型机类似，但为了适应在工业环境中应用，一般具有以下四个特点：

①可靠性高。

采用固态器件，输入和输出均经光电耦合与继电器隔离,有较高的抗干扰能力,能在环境恶劣的生产现场使用，并有停电保护和自诊断等功能。

②输入输出模块化。

具有多种输入和输出类型，可直接驱动近百瓦交直流负载。

输入输出点数,常以8、16、32为一模块单元，根据控制规模和类型进行组合和扩充。

③有独立的编程器。

大多数可编程序控制器沿用了过去继电器顺序控制的设计方法，采用继电器梯形图符编程，且有字符或图形显示。

只要修改程序，即可对不同的控制对象进行控制。

④有较强的控制功能和较大的控制规模。

通常以存储容量和输入输出点数来划分档次。

小型可编程控制器只具有顺序控制功能，存储容量不大于1K字，输入输出不大于64点。

中型可编程控制器增加了算术运算、中断处理、通信接口、故障诊断和模拟量输入输出等功能，并能使用高级语言BASIC或PASCAL编程,存储容量为1～4K字，输入输出不大于512点。

大型可编程控制器具有更强的控制功能，存储容量大于8K字，输入输出大于1024点。

PLC的发展趋势

PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。

大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。

在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。

随着软PLC（SoftPLC）控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。

对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。

此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。

开放和基于工业PC控制

PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。

有专家甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。

PLC制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备，但他们仍然需要联合工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。

诚然，几年前在工业现场明显存在着新旧PLC混合使用的情况，工业用户不得不同时学习相关的新旧知识，甚至彼此借鉴学习。

大多数PLC制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。

在高端应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差异，因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。

形象地打个比喻，如果你忘掉工业PC和PLC这些词语字面上的含义，那么在箱子里所能够观察到的恰恰是一些基本计算机硬件技术，我们更多观察到的却是那些基本技术的复杂化和混合体，这些技术被有效地组合到控制系统中去。

另外，采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要，另一方面也是由于一些工业用户对功能过分苛求所致。

如果能够给予高度的重视，就能够获得更多的基本技术知识。

PLC制造商专注于系统功能化，而工业用户则专注于系统应用。

人们可以看到，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内。

因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理，其他像运动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。

可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。

后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有其他优点，如能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等。

关于工业PC控制系统的实时响应问题已经得到很好的解决，也许其主要的东西仍然隐藏在技术背后，但缺乏相应的跟踪记录。

对于PLC来讲，坚固性是其主要特点之一，这已经有相当多的跟踪记录来验证。

工业用户仍然非常小心地对待PLC，他们正在对PLC作不同的技术测试工作。

在利用一种新技术时，工业用户需要考虑的问题是要冒多大的风险，同时需要考虑对其商务活动能够带来多少机会和收益。

但工业用户不完全相信开放式控制系统所带来的好处。

随着技术的进一步发展，他们开始逐渐淡化这些思想观念。

工业用户正在平衡采用新技术所存在的风险和给他们的商务活动所带来的收益，以便为今后的决策提供有效的保障。

工业PC技术提供了许多功能，能够增强PLC的功能特性，包括内藏视频和高速浮点数字协处理器。

尽管Microsoft公司没有进一步提升该项功能特性的计划，但新的WindowsCE3.0完全能够更好地满足过程控制的需要。

Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术

当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展。

PLC也例外，现在，越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。

在最近的几年间，我们已经看到，发展比现有普通小快灵PLC更加强大的PLC是种趋势。

Ethernet将会成为PLC的通信标准吗？

也许最终结果是这样的，