专利名称：基于plc煤矿井下爆破仿真系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿井下爆破仿真系统，特别是采用可编程逻辑控制器(PLC)的煤矿井下爆破仿真系统
背景技术：
煤矿爆破技术是贯穿于矿井建设和煤炭生产全过程的核心技术之一，在矿山的复杂环境中实施各类爆破工程，其施工技术难度大、危险性高，直接关系到煤炭生产的安全和生产效率。在爆破生产过程中，爆破参数设计是否合理则是决定爆破效果好坏以及爆破生产成本高低的主要因素。如何提高井下煤矿爆破设计的科学化水平，保证爆破设计的安全性，对于控制爆破生产的效果与成本，提高煤矿生产经济效益，均具有不可忽略的重要意义。但是，由于爆破过程中影响因素的复杂性和爆破设计技术发展历史等方面的原因，目前煤矿井下爆破工程技术设计外还主要是凭借爆破技术人员个人的经验来制定。爆破技术一般只取决于个人现场经验与专业知识水平的的丰富程度以及其他的个人主观因素，这样爆破技术人员的自身素质决定了爆破的效果。
发明内容
为了解决上述问题，基于PLC设计出一套能代替煤矿井下的工作环境仿真系统，根据该系统仿真出的环境决参数策出最佳的爆破方案，同时该仿真系统还可以用于从业人员的培训。煤矿井下爆破仿真系统的总体结构如图1所示。其基本设计思想是:爆破工程是一个系统工程，而其中的爆破设计则是对一系列爆破技术参数进行处理的过程。因此，本设计的内容与要求是在煤矿爆破技术和计算机通信技术的基础上，针对井下煤矿爆破中各种可能的一些条件，如炮眼的检测、炮泥的检测以及电雷管方向的检测，开发煤矿爆破仿真系统，并且能够正确地在计算机上进行显示，最终形成完整的爆破仿真系统。设计步骤如下:(I)根据要求进行炮眼布置图的设计。(2)用鼠标指定炮孔排列基本方向；(3)炮孔位置的设计；(4)炮孔起爆顺序和雷管方向的检测；(5)炮孔装药量的检测:(6)设计参数；(7) PLC 与 MCGS 的选择(8) PLC与MCGS的通信连接煤矿爆破仿真系统一个具有以下一些功能:(I)能够对操作做出正确的反应；(2)能够在仿真界面上看出操作的大体流程；
(3)能够对受培训人员的成绩有个系统的保存；(4)能够对爆破的操作环境和流程有大致的模拟。
图1是仿真系统总体结构图。图2是检测部分系统图。图3是PLC接线图。图4是光电开关电路图。图5是红外对管电路图。
具体实施例方式本系统是以PLC为核心的方式实现的。在该系统中，一方面，下位机的数据采集终端必须将采集到的各种在线数据准确、可靠、迅速地送到上位微机控制中心；另一方面上位机的控制命令和调度命令必须准确无误地下发到各下位机，而完成这两方面功能的关键在于数据通信。一般来说监测设备和控制中心相距较近，可直接通过RS232接口或RS422接口进行数据通信；当它们相距较远时，可以辅设专用的通信信息，采用异步MODEM专线传输方式进行数据通信。以PLC为核心的计算机通信系统需要考虑的问题主要是硬件配置、通信协议的选取及实现、特定操作系统下通信程序的编制等。检测部分由如图2所示的上位机、PLC、4个红外对管、一个光电开关、传感器等部分组成。上位机的组态软件(MCGS)通过串口同步通信的方式(RS 232/RS 485)与PLC进行通信，并监控的所有的存储器、控制器及I/O接口的状态，以变量值的形式传输到计算机上，供上位机使用和处理。PLC在监测系统中主要完成信号实时采样、脉冲量累计、预警报信号检测与报警输出等，并通过各种变送器与现场的传感器连接，如图3所示，在检测电路中由光电开关管构成药孔检测电路，如图4所示，其中lm393根据光信号输出高低电平给PLC输入端口 ；红外对光和555定时器构成雷管方向检测、药量和炮泥检测电路,如图5所不,光信号经过555定时器构成的比较电路编程规则的方波信号输入给的PLC的输入端口。由上位完成复杂运算、显示各种实时图形和保存大量历史数据和打印汉字报表。下位机PLC采用梯形图来编制程序，下位PLC软件用来实现数据采集、脉冲计数转换、预警报逻辑判断及声光报警输出、通信数据格式的转换。在硬件配置与安装上，系统交流电源使用双层隔离，输入信号光电隔离，提高信号噪声比，远离强电布线，模拟量信号和脉冲信号采用屏蔽线传送，采用放射性一点接地等措施，有效地消除或减弱了共模干扰和瞬变干扰。上位机的组态软件(MCGS)通过串口同步通信的方式(RS 232/RS 485)与PLC进行通信，并监控的所有的存储器、控制器及I/O接口的状态，以变量值的形式传输到计算机上，供上位机使用、处理。最终以图形直观的方式描述爆破环境到达爆破环境的仿真目的。
权利要求
1.一种煤矿井下爆破仿真系统，由炮眼检测电路、电雷管方向检测电路、炮泥检测电路、PLC及其扩展模块以及MCGS模块组成，其特征在于:系统以PLC为核心实现，在该系统中下位机PLC将采集到的各种检测数据送到上位机组态软件MCGS模块，上位微机根据PLC传送的数据通过组态软件MCGS模块仿真爆破环境，为爆破方案决策提供依据，并提供相应爆破操作。
全文摘要
本系统是基于PLC设计出的一套能仿真煤矿井下爆破工作环境，并根据仿真环境决策出最佳的爆破方案，同时仿真系统还可以用于从业人员的培训。本系统以PLC为核心，由炮眼检测电路、电雷管方向检测电路、炮泥检测电路、PLC及其扩展模块以及MCGS模块组成。在该系统中，一方面下位机PLC将检测电路采集到的各种数据在线传送给上位机的MCGS模块，MCGS模块仿真出爆破环境，为爆破方案决策提供依据；另一方面上位机通过MCGS模块将爆破控制命令和调度命令传送给下位机，执行爆破动作，从而实现在仿真环境中决策出最佳的爆破方案。
文档编号G05B17/02GK103163784SQ201110462469
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者刘海宽, 陈传虎, 邹德旋, 李旭超, 秦海鹏 申请人:徐州师范大学