基于PLC和单片机的矿井轨道运输监控系统设计_图文

1、第17卷第6期 2008年6月中 国 矿 业C HINA MINING MA GAZINEJun 2008基于PLC 和单片机的矿井轨道运输监控系统设计贾世胜(山东科技大学泰安校区机电工程系,山东泰安271021摘 要:文章首先介绍了矿井轨道运输监控系统对煤矿生产的重要性,以及我国矿井轨道运输监控系统的现状,然后提出了基于PL C 和单片机的轨道运输监控系统,对其硬件和软件设计作了介绍。 关键词:监控系统;PL C;单片机;硬件设计;软件设计中图分类号:T D524 文献标识码:A 文章编号:1004-4051(200806-0105-03Design of mine pit track tr

2、ansport monitoring and control systembased on PLC and microcontrollerJIA Shi sheng(Electr omechanical Eng ineering Depar tment of Shandong U niv ersity ofScience and T echnolog y (T ai an,T ai an 271021,ChinaAbstract:At the beg inning ,the impo rtance and the situation of the mine pit track transpo

3、rt monito ring and co ntr ol system of o ur co untr y ar e intr oduced.T hen the mine pit t rack t ranspo rt monito ring and co nt rol sy stem based o n P LC and sing le chip processor is put for war d,where the design o f har dw are and the design o f so ftw are are illustr ated.Key words:monitor i

4、ng and co nt rol system;pro gr ammable lo gical contro ller;sing le chip pr ocesso r;hardw are design;soft war e desig n收稿日期:2008-03-05作者简介:贾世胜(1966-,山东青州人,讲师,主要从事微机及微电子应用。1 矿井轨道运输监控系统对煤矿生产的重要性 目前,我国绝大多数矿井的辅助运输乃至煤炭的运输仍然采用轨道运输,矿井轨道运输的状况,将直接影响到煤炭的生产情况。提高轨道运输的能力,一是加强管理,其次就是采用现代化的技术和设备,其中采用矿井轨道运输监控系统是行之

5、有效的举措。煤矿采用轨道运输监控系统以后,可以显著提高矿井的生产效率,满足煤矿生产需求,并且可以更好地做到机车安全调度,减少运输事故的发生。2 我国矿井轨道运输监控系统的现状从矿井轨道运输监控系统的发展历史看,矿井轨道运输监控系统最初主要是继电器控制的轨道运输监控系统,到现在已发展到了由计算机控制的轨道运输监控系统。20世纪80年代,发展成为三种类型的矿井轨道运输监控系统:一是采用单板机技术为核心的分站式系统;二是以工控微机技术构成的分站式系统;三是以PLC 技术构成的集中控制系统。它们构成的监控系统各有所长,并在现场得到了应用。3 基于PLC 或单片机的矿井轨道运输监控系统 PLC 用于工业

6、控制,稳定可靠,抗干扰能力强,使用方便。而单片机结构简单,价格低,使用方便,通用性和适用性强。随着PLC 功能的不断增强,越来越多地采用微机技术,而微机也为了适应用户需求,向提高可靠性、耐用性和便于维护方向发展。两者互相渗透,使PLC 与微机的差异越来越小,两者之间的界限也越来越模糊。PLC 与微机继续共存,在一个控制系统中,将使PLC 集中在功能控制上,使微机集中在信息处理上,两者相辅相成,共同发展是测控技术的一个发展方向。图1是设计的基于PLC 或单片机的轨道运输监控系统的原理框图。中国矿业第17卷图1 监控系统图其中,主局和分局分别由PLC担任,通信机和分机分别是以单片机为核心组成的系统

7、。主局是监控系统的核心。矿井轨道运输监控系统的监控程序,存储在主局的PLC的存储器内,主局根据由分机经通信机、分局传送来的由传感器监测到的列车位置、道岔位置和信号机状态信息,可以确定列车下一步的运行情况,然后将决定列车运行的道岔状态、信号机状态信息,通过分局、通信机和分机传送到分机的转辙机和信号机等执行机构,以引导列车按正确的路线运行。4 基于PLC和单片机的矿井轨道运输监控系统软、硬件设计4 1 系统硬件设计系统硬件设计包括主局、分局及PC机组成的网络设计,通信机设计和分机的设计。4 1 1 主局、分局及PC机组成的网络设计主局和PC机的大屏幕设在地面调度室内,其间距比较近,并且只是完成主局

8、与PC机之间点对点之间的数据通信,故采用RS 232C总线连接。而主局与各分局之间相距较远,并且主局要与多个分局之间进行数据通信,故选用RS 485总线连接。其系统图如图1的PC机、主局、分局的连接。4 1 2 通信机设计(1主模块、通信模块设计主模块即单片机的最小系统,CPU为A T M EL公司的AT89C2051单片机,采用的晶振频率11.0592MH z。通信模块控制着与分局和分机的通信,通信机既要与其上面的分局通信,又要与其下面的分机通信。为简化电路,降低成本,通信机的单片机与其上面的分局以及下面的分机间,通过共享串口来交换数据。通道转换芯片采用74LS125,通过控制74LS125

9、的控制端,达到单片机分别与分局和分机通信的目的。其中,单片机与分局间的连接采用RS 232电平,电平转换芯片采用M AX232。单片机与分机间的连接采用RS 485电平,电平转换芯片采用M AX485。为了避免RS 485总线上的干扰信号传到主控板,采用了光电隔离技术,其中M AX485的发送端和接收端采用快速光耦6N137, M AX485的控制端采用普通光耦TLP521 1。(2按键、显示、看门狗电路及电源模块设计按键用来设置分局号和分机数,该设计设置了三个按键,SET!键、+!键、-!键。SET!键用于进入/退出按键设置,+!键用于数字增加,-!键用于数字减少。通信机的显示模块,主要是为

10、了进行分局号和分机数的显示和设置,用一片74LS164驱动一只共阴极数码管。由于单片机串行口已用于通信,用于显示的数据由单片机的P3 4、P3 5模拟串行口完成。看门狗电路主要用于系统超时复位,其中的EEPROM用于存储分局号和分机数。单片机的P1 0口接X5045的串行输入端SI,P1 1口接串行输出端SO,P1 5接串行时钟输入端SCK,写保护输入端WP接电源,允许对X5045进行写操作, X5045产生的复位输出RESET接单片机的复位端。106 第6期贾世胜:基于PL C 和单片机的矿井轨道运输监控系统设计为了提高系统的可靠性、稳定性,光电隔离两侧分别设置了电源,单片机及其外围器件,由

11、开关稳压集成电路芯片LM 2575为核心组成的电源供电;MAX485及其附属器件,由DC DC 模块B1205S 1W 为核心组成的电源供电。本系统,所有的器件都采用常用的+5V 的电压,电源来源由分局PLC 提供的24V 直流电。4 1 3 通信机设计(1主模块、通信模块设计主模块也是单片机的最小系统,CPU 为A T M EL 公司的AT 89C51单片机,采用的晶振频率11 0592M H z 。系统分机与通信机之间,采用RS 485总线进行数据交换。为了避免RS 485总线上的干扰信号传到分机的单片机,采用了光电隔离技术,发送端TXD 和接收端RXD 都是通过高速光耦6N137与MAX

12、485相连,MAX485的两个控制端DE 和R E 则通过TLP521 1与P2 7相连。为了减少回波反射干扰,距离通信机最远的分机的M AX485的A 端和B 端之间,连接120 的匹配电阻。 (2输入/输出模块设计每个分机设计10个输入4个输出,10个输入占用P0 0P0 7以及P2 0、P2 1口。它们与传感器之间采用普通光耦TPL521 4、T PL521 1进行隔离,4个输出占用P1 0P1 3。它们首先驱动输出大电流的7407,然后再驱动继电器,控制信号机、转辙机等工作。分机显示、按键、看门狗电路和电源模块设计与通信机类似,不再累述。4 2 系统软件设计通信机主程序设计流程图如图2(a所示,分机主程序设计的流程图如图2(b所示。5 总结该系统的设计采用现在比较