專利名稱：基于plc煤礦井下爆破仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦井下爆破仿真系統(tǒng)，特別是采用可編程邏輯控制器(PLC)的煤礦井下爆破仿真系統(tǒng)
背景技術(shù)：
煤礦爆破技術(shù)是貫穿于礦井建設(shè)和煤炭生產(chǎn)全過程的核心技術(shù)之一，在礦山的復(fù)雜環(huán)境中實(shí)施各類爆破工程，其施工技術(shù)難度大、危險性高，直接關(guān)系到煤炭生產(chǎn)的安全和生產(chǎn)效率。在爆破生產(chǎn)過程中，爆破參數(shù)設(shè)計是否合理則是決定爆破效果好壞以及爆破生產(chǎn)成本高低的主要因素。如何提高井下煤礦爆破設(shè)計的科學(xué)化水平，保證爆破設(shè)計的安全性，對于控制爆破生產(chǎn)的效果與成本，提高煤礦生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，均具有不可忽略的重要意義。但是，由于爆破過程中影響因素的復(fù)雜性和爆破設(shè)計技術(shù)發(fā)展歷史等方面的原因，目前煤礦井下爆破工程技術(shù)設(shè)計外還主要是憑借爆破技術(shù)人員個人的經(jīng)驗(yàn)來制定。爆破技術(shù)一般只取決于個人現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識水平的的豐富程度以及其他的個人主觀因素，這樣爆破技術(shù)人員的自身素質(zhì)決定了爆破的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，基于PLC設(shè)計出一套能代替煤礦井下的工作環(huán)境仿真系統(tǒng)，根據(jù)該系統(tǒng)仿真出的環(huán)境決參數(shù)策出最佳的爆破方案，同時該仿真系統(tǒng)還可以用于從業(yè)人員的培訓(xùn)。煤礦井下爆破仿真系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其基本設(shè)計思想是:爆破工程是一個系統(tǒng)工程，而其中的爆破設(shè)計則是對一系列爆破技術(shù)參數(shù)進(jìn)行處理的過程。因此，本設(shè)計的內(nèi)容與要求是在煤礦爆破技術(shù)和計算機(jī)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對井下煤礦爆破中各種可能的一些條件，如炮眼的檢測、炮泥的檢測以及電雷管方向的檢測，開發(fā)煤礦爆破仿真系統(tǒng)，并且能夠正確地在計算機(jī)上進(jìn)行顯示，最終形成完整的爆破仿真系統(tǒng)。設(shè)計步驟如下:(I)根據(jù)要求進(jìn)行炮眼布置圖的設(shè)計。(2)用鼠標(biāo)指定炮孔排列基本方向；(3)炮孔位置的設(shè)計；(4)炮孔起爆順序和雷管方向的檢測；(5)炮孔裝藥量的檢測:(6)設(shè)計參數(shù)；(7) PLC 與 MCGS 的選擇(8) PLC與MCGS的通信連接煤礦爆破仿真系統(tǒng)一個具有以下一些功能:(I)能夠?qū)Σ僮髯龀稣_的反應(yīng)；(2)能夠在仿真界面上看出操作的大體流程；
(3)能夠?qū)κ芘嘤?xùn)人員的成績有個系統(tǒng)的保存；(4)能夠?qū)Ρ频牟僮鳝h(huán)境和流程有大致的模擬。


圖1是仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是檢測部分系統(tǒng)圖。圖3是PLC接線圖。圖4是光電開關(guān)電路圖。圖5是紅外對管電路圖。
具體實(shí)施例方式本系統(tǒng)是以PLC為核心的方式實(shí)現(xiàn)的。在該系統(tǒng)中，一方面，下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集終端必須將采集到的各種在線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠、迅速地送到上位微機(jī)控制中心；另一方面上位機(jī)的控制命令和調(diào)度命令必須準(zhǔn)確無誤地下發(fā)到各下位機(jī)，而完成這兩方面功能的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)通信。一般來說監(jiān)測設(shè)備和控制中心相距較近，可直接通過RS232接口或RS422接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；當(dāng)它們相距較遠(yuǎn)時，可以輔設(shè)專用的通信信息，采用異步MODEM專線傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。以PLC為核心的計算機(jī)通信系統(tǒng)需要考慮的問題主要是硬件配置、通信協(xié)議的選取及實(shí)現(xiàn)、特定操作系統(tǒng)下通信程序的編制等。檢測部分由如圖2所示的上位機(jī)、PLC、4個紅外對管、一個光電開關(guān)、傳感器等部分組成。上位機(jī)的組態(tài)軟件(MCGS)通過串口同步通信的方式(RS 232/RS 485)與PLC進(jìn)行通信，并監(jiān)控的所有的存儲器、控制器及I/O接口的狀態(tài)，以變量值的形式傳輸?shù)接嬎銠C(jī)上，供上位機(jī)使用和處理。PLC在監(jiān)測系統(tǒng)中主要完成信號實(shí)時采樣、脈沖量累計、預(yù)警報信號檢測與報警輸出等，并通過各種變送器與現(xiàn)場的傳感器連接，如圖3所示，在檢測電路中由光電開關(guān)管構(gòu)成藥孔檢測電路，如圖4所示，其中l(wèi)m393根據(jù)光信號輸出高低電平給PLC輸入端口 ；紅外對光和555定時器構(gòu)成雷管方向檢測、藥量和炮泥檢測電路,如圖5所不,光信號經(jīng)過555定時器構(gòu)成的比較電路編程規(guī)則的方波信號輸入給的PLC的輸入端口。由上位完成復(fù)雜運(yùn)算、顯示各種實(shí)時圖形和保存大量歷史數(shù)據(jù)和打印漢字報表。下位機(jī)PLC采用梯形圖來編制程序，下位PLC軟件用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、脈沖計數(shù)轉(zhuǎn)換、預(yù)警報邏輯判斷及聲光報警輸出、通信數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。在硬件配置與安裝上，系統(tǒng)交流電源使用雙層隔離，輸入信號光電隔離，提高信號噪聲比，遠(yuǎn)離強(qiáng)電布線，模擬量信號和脈沖信號采用屏蔽線傳送，采用放射性一點(diǎn)接地等措施，有效地消除或減弱了共模干擾和瞬變干擾。上位機(jī)的組態(tài)軟件(MCGS)通過串口同步通信的方式(RS 232/RS 485)與PLC進(jìn)行通信，并監(jiān)控的所有的存儲器、控制器及I/O接口的狀態(tài)，以變量值的形式傳輸?shù)接嬎銠C(jī)上，供上位機(jī)使用、處理。最終以圖形直觀的方式描述爆破環(huán)境到達(dá)爆破環(huán)境的仿真目的。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下爆破仿真系統(tǒng)，由炮眼檢測電路、電雷管方向檢測電路、炮泥檢測電路、PLC及其擴(kuò)展模塊以及MCGS模塊組成，其特征在于:系統(tǒng)以PLC為核心實(shí)現(xiàn)，在該系統(tǒng)中下位機(jī)PLC將采集到的各種檢測數(shù)據(jù)送到上位機(jī)組態(tài)軟件MCGS模塊，上位微機(jī)根據(jù)PLC傳送的數(shù)據(jù)通過組態(tài)軟件MCGS模塊仿真爆破環(huán)境，為爆破方案決策提供依據(jù)，并提供相應(yīng)爆破操作。
全文摘要
本系統(tǒng)是基于PLC設(shè)計出的一套能仿真煤礦井下爆破工作環(huán)境，并根據(jù)仿真環(huán)境決策出最佳的爆破方案，同時仿真系統(tǒng)還可以用于從業(yè)人員的培訓(xùn)。本系統(tǒng)以PLC為核心，由炮眼檢測電路、電雷管方向檢測電路、炮泥檢測電路、PLC及其擴(kuò)展模塊以及MCGS模塊組成。在該系統(tǒng)中，一方面下位機(jī)PLC將檢測電路采集到的各種數(shù)據(jù)在線傳送給上位機(jī)的MCGS模塊，MCGS模塊仿真出爆破環(huán)境，為爆破方案決策提供依據(jù)；另一方面上位機(jī)通過MCGS模塊將爆破控制命令和調(diào)度命令傳送給下位機(jī)，執(zhí)行爆破動作，從而實(shí)現(xiàn)在仿真環(huán)境中決策出最佳的爆破方案。
文檔編號G05B17/02GK103163784SQ201110462469
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者劉海寬, 陳傳虎, 鄒德旋, 李旭超, 秦海鵬 申請人:徐州師范大學(xué)