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基于PLC的气体类传感器智能老化装置【摘要】针对传统气体传感器老化中的问题，提出了以PLC控制系 统为核心的气体类传感器智能老化装置方案确定了设计框架和工作原 理，明确了软硬件设计思路，给出了主程序的梯形图，列出了实际实现的 功能和现场应用的结果系统运行稳定，效果良好关键词】气体传感器;PLC;自动控制Abstract： Tn view of problem of aging device of gas sensors, the paper introduced a design based on control system of PLC. Defined the design framework and working principle, has been clear about the hardware and software design ideas, given the ladder diagram of main program, listed the function of the actual implementation and the resu It of field appl i cat ion. The sys tem runs st ably, and the result is very well.Key words： gas sensors;PLC;automatic control引言随着国家对煤矿安全的重视，作为煤矿安全检测重要一环，有害气体 的监测是必不可少的。

市场对气体类传感器的需求量日益增加，对公司气 体类传感器的生产能力提出了更高的要求同时针对近期煤炭生产的形 式，对降低人工成本也提出了迫切的需求在工业生产中由计算机技术和 口动控制代替人工操作是普遍且有效的提高生产效率和降低人工成本的 方式公司冃前气体类传感器的老化调试采用气体柜集中老化、人工逐个标 校方式，校准后每天还需人工逐个对传感器通气检验，老化调试过程中的 气体完全依靠自然扩散排出，造成老化调试过程费时费力，且部分气体对 人员健康和安全存在隐患针对气体类传感器生产中存在的种种不利现状，本文介绍一种以在自 动控制领域相当成熟的PLC为控制核心，能实现对气体传感器进气、循环、 标校、和排气进行远程操作，达到快速批量调试老化气体传感器的装置1 •装置系统整体结构概述基于PLC的智能老化装置是针对传统通气柜而设计的，传统通气柜各 阶段的操作完全为人工手动进行，在效率和安全方面均不能满足口益增大 的生产需求和成本降低的要求1. 1系统组成装置主体为放置气体传感器的柜体，辅以进排气系统、采集标校电路、 供电电源、标准源、上位机以及作为控制主体的PLC控制系统，如图1所 示0图1基于PLC的智能老化装置总体图柜体为两侧开门并带观察窗的密封体，在其中放置标校所用采集模块 和待标校传感器。

在柜体密封部分下方放置进排气系统，由5个电磁阀和 2个电机组成上位机由网线通过以太网转422接口与PLC系统连接1.2工作原理装置系统工作原理如图2所示传感器放置完毕后，对PLC供电，若 与上位机及采集模块通讯正常，则控制采集模块电源开启待传感器预热 一定时间后，由上位机操作PLC对采集模块发布命令，对传感器进行调零 然后开启气样进气阀、循环阀和进气泵观察柜内标准源，当达到所需浓 度时，由卩【化操作关闭气样进气阀待柜内气体均匀后，由卩LC对采集模 块发布命令，对传感器按要求进行标校标校完成后由PLC操作，关闭循 环阀，打开空气进气阀、进气泵、排气阀、拍气泵，将气体由管路排出柜 体图2基于PLC的智能老化装置工作原理图2. 装置系统硬件设计装置系统由输入电路、输出电路、PLC及人机界血组成，如图3所示选用带RS485通讯功能的汇川I11U-1614MT-XP PLC实现对风机、电磁 阀进行逻辑控制；同时PLC通过接受被控设备的反馈信号，对设备状态进 行确认，反馈信号电源由PLC自身的直流输出实现PLC控制系统与上位机的通讯通过编程口实现与采集模块通讯通过 RS485 口实现采用Modbus RTU数据规约。

在没有上位机的情况下，PLC 通过RS485 口实现对单台老化柜的实时监控通过在PLC控制输出端接组 合继电器，再由继电器对被控设备进行驱动，实现对PLC的保护3. 装置系统软件设计3. 1 PLC软件设计由于采用的PLC是汇川H1U-1614MT-XP,所以使用的编程软件为 AutoShop编程软件本装置系统的程序主要有以下几部分组成：（1）主程序：梯形图如图4所示执行主程序对各子程序进行调用图4主程序梯形图（2） PLC初始化程序SBR 01：在程序中进行MODBUS总线通讯进行设 置，确定其协议、模式、波特率、数据位、停止位、校验位及超时设萱 然后设置设备类型数据块初始化再进行开停故障延时时间初始化最后 进行标准传感器版本初始化3） 单个驱动设备开停控制程序SBR_02：在程序中对气样进气阀、 空气进气阀、循环阀、排气阀、循环进气泵、排气泵、采集电源进行通断 控制4） 传感器气体值读取及显示处理程序SBR 03：在程序中由MODBUS 03命令读取1-7号采集模块所属传感器气体值并对气体值接浮点型显示处 理5） 传感器命令组处理程序SBR_04：程序中可进行中断实时数据读 取、对传感器进行单个调零、对传感器整体调零、对传感器单个标校、对 传感器整体标校、看门狗延时、发送标校命令及单个传感器执行状态读取。

3. 2上位机软件设计本装置系统采用的上位机编程采用组态王6. 35软件作为开发工具， 进行了二次开发实施中自行建库对系统界面进行了设计，完成后的集控 界面如图5所示图5基于PLC的智能老化装置集控界面图4 •装置系统实现功能（1）装置能够构建满足气体类传感器进行标校的气体环境，同时具备对气体类传感器进行批量调零、校准的功能装置单柜可同时对126台 气体类传感器进行批量标校老化2） 采集模块为传感器提供电源，接收上位机命令并将实时参数传 递给上位机，其可在3min内按设定值对7层传感器进行标校3） 装置采用单独本安供电并定期标校的的标准源来对内部气体浓 度进行测量，确保整体标校结果的准确4） 装置的核心控制模块通过执行装置，调节装置柜内的气体环境, 可在20分钟内完成对柜内外气体进行更换;控制装置柜内通入气体量和通 气时间，及柜内气体的搅动时间和搅动力度，通气完成后，在15分钟内 使柜内同层气体均匀分布可根据预定的方案，在满足均匀度耍求的基础 上，根据所处水平位置的环境采样标准值对待标校的变送器进行批量标 校所有执行机构需带反馈功能采用可编程逻辑控制器（PLC）作为控 制核心，控制部分采用单独的电源供电。

5） 人机界面支持多用户登陆，以动态图形方式实时展现装置运行 及异常状况，画面刷新周期不小于5s所有的界面可以方便简单的进行更 改重新组态可远程或就地操作（批量自动/批量手动/单个手动）上位 机与控制核心间由以太网通讯，支持客户端或浏览器方式的远程监控6） 柜体结构简单，外形大方，便于移动和固定下部控制设备腔 和上部的老化腔（独立密封设置）不会相互干扰，避免电气火花对危险气 体的影响进、出气管路附带手动旁路开关和防堵设计，密封件不含硫， 所有气体管路和电气线路尽量不走明线气体直接排离工作间，避免了人 员和有害气体的接触5 •装置系统的效果使用公司原气体老化柜在一个老化周期内实际生产能力约为250台/ 人，而使用新式老化柜后在一个老化周期内的生产能力提高到1000台/人， 由此即可在提高产能的同时节约人工成本口新装置可自行配置所需浓度 气体，因此还可节约一定标准气样6.结语基于PLC的智能老化装置，客服了传统老化装置耗时耗力，效率低下、 安全性差的缺点，具有节省人力物力、提高生产效率、安全性强和易于操 作的优点，能够较好的完成气体类传感器的标校老化任务，大幅提高了企 业的生产效率和经济效益。

该装置已实际应用与气体类传感器的生产中， 运行状态良好，取得了较好的效果参考文献[1] 张宏强，贾存良，薛婷•基于PLC的掘进机电控系统设计[J]•工矿 自动化，2009 (11)： 106-108.[2] 廖常初.S7-300/400 PLC应用教程(2版)[M].北京:机械工业出 版社，2008.[3] 张运刚，宋小春，郭武强•从入门到精通：三菱FX2N PLC技术与 应用[M]・北京:人民邮电出版社,2007.[4] 张东勇•基于MODBUS-RTU协议的汇川PLC与变频器的通讯实现[J]・ 商品与质量?科学理论，2011 (2).[5] 李向东•电气控制与PLC[M].北京：机械工业出版社，2005.基金项目：天地工艺创新基金(KJ-2013-TDCZ-04)作者简介：谢峰(1983—),男，山东临沂人，大学本科，2007年毕 业于中国矿业大学，现供职于天地（常州）自动化股份有限公司，从事电 气工艺工作。