PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線在礦山提升控制系統(tǒng)的應(yīng)用
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地面信號(hào)室和+27 m材料裝運(yùn)平臺(tái)主要完成控制安全門、搖臺(tái)、選擇材料種類、罐籠去向等任務(wù)，為了減輕主控PLC的控制任務(wù)，在信號(hào)室配備一臺(tái)SIEMENS S7—200 PLC（CPU226）完成上述功能，一塊EM223用于輸入輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展。在CPU226上擴(kuò)展一塊EM277通訊模塊。CPU226作為智能從站通過EM277掛接在PROFIBUS—DP總線上，該站作為S7— 300 PLC的從站，地址設(shè)為4。1～8’水平中段位于井下，主要完成采集本中段井筒開關(guān)信號(hào)，控制安全門、搖臺(tái)，上下調(diào)罐、向地面信號(hào)室發(fā)出各種呼罐信號(hào)等任務(wù)。
各中斷采用ET200M遠(yuǎn)程控制站與地面PLC通訊，ET200M是基于PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)共有8個(gè)ET200M分布式I／O從站。每個(gè)ET200M分布式I／O從站有2個(gè)SM321數(shù)字輸人模板，1個(gè)SM322數(shù)字輸出模板。所有的ET200M從站通過本站通訊接口模板IM153通訊接口與PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線相連。其遠(yuǎn)程站地址依次設(shè)為5一l2，與S7—300 PLC完成提升控制數(shù)據(jù)交換。
1．2 全數(shù)字直流調(diào)速硬件設(shè)計(jì)
傳動(dòng)部分采用西門子SIMOREG DC—MASTER直流調(diào)速裝置，型號(hào)為6RA7093—4DV62—0。用于向提升直流電動(dòng)機(jī)的電樞和磁場(chǎng)供電，通過PROFI．BUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線通訊網(wǎng)絡(luò)接受和執(zhí)行主PLC下達(dá)的運(yùn)行速度、加速度上升和下降時(shí)間等各項(xiàng)指令，完成提升機(jī)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)功能。調(diào)速裝置配備有PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線接口，它可以作為S7—300PLC的一個(gè)從站。通過總線連接器與S7—300 PLC、S7—200 PLC、ET200M形成一個(gè)PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線通訊局域網(wǎng)，完成各種數(shù)據(jù)交換功能。除了要在主站中設(shè)置連接外，還要對(duì)調(diào)速裝置自身的一些功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，才能保證主站和從站間的正常通信。參數(shù)P918用來設(shè)定從站的總線地址，本設(shè)計(jì)中其從站地址設(shè)為3，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC控制字，給定值狀態(tài)字的讀寫。
1．3 繼電器控制回路設(shè)計(jì)
繼電器控制回路包括：安全制動(dòng)控制、一級(jí)制動(dòng)控制、二級(jí)制動(dòng)控制、提升機(jī)開停控制、方向控制、提升機(jī)減速控制、潤(rùn)滑油站控制、液壓站控制回路等，它與PLC回路共同組成多重保護(hù)。繼電器回路和PLC回路既相互有機(jī)結(jié)合又保持相對(duì)獨(dú)立，當(dāng)PLC故障暫不能投人時(shí)．仍可在系統(tǒng)保證基本安全的條件下應(yīng)急開車。
1．4 系統(tǒng)基本功能
提升系統(tǒng)主要工作過程為：司機(jī)在看到允許開車信號(hào)以后，按下開車按鈕，由主PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)判斷開車去向，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)開車、加速、等速、減速、爬行、停車的全過程。同時(shí)PLC監(jiān)視提升機(jī)運(yùn)行過程中的安全狀況，發(fā)現(xiàn)問題自動(dòng)采取相應(yīng)對(duì)策。脈沖軸編碼器作為提升系統(tǒng)的行程和速度的測(cè)量器件，具有很高的測(cè)量精度。在提升機(jī)的電機(jī)軸和導(dǎo)向輪上，各安裝一個(gè)脈沖軸編碼器進(jìn)行同步測(cè)量，其計(jì)數(shù)值進(jìn)人FM350—1計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)，PLC對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行分析和控制，完成提升位移、速度計(jì)算控制和顯示功能。一般以導(dǎo)向輪上脈沖軸編碼器計(jì)數(shù)為準(zhǔn)，如果2個(gè)脈沖軸編碼器計(jì)數(shù)值不一致，當(dāng)其誤差達(dá)到一定值時(shí)，說明鋼絲繩打滑，PLC將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
2 軟件設(shè)計(jì)
S7—300 PLC用西門子公司STEP7軟件編程。STEP7將用戶程序指令存放在“塊”中，本控制系統(tǒng)主要有4類用戶程序：功能Fc（Function）、功能FB（Function block）、組織塊OB（Organization block）和數(shù)據(jù)塊（Date block），其中FB和Fc作為OB的子程序。主循環(huán)模塊OB1中存放所有用戶程序以待執(zhí)行，也可以將用戶程序存放入不同的功能模塊中，只在OB1中調(diào)用，需要時(shí)才執(zhí)行。PLC的CPU中的操作系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動(dòng)后將連續(xù)循環(huán)掃描執(zhí)行OB1，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。本系統(tǒng)使用了3個(gè)OB塊（OB10、OB100、0B35）。OB100為加電啟動(dòng)組織塊。在該組織塊中編制有關(guān)系統(tǒng)參數(shù)初始化的程序。該組織塊僅在系統(tǒng)加電起動(dòng)后運(yùn)行一次。0B35為中斷組織塊，它的主要功能是產(chǎn)生時(shí)間中斷，本系統(tǒng)時(shí)間中斷時(shí)間設(shè)為20 Ills，本系統(tǒng)利用OB35的時(shí)間中斷功能計(jì)算提升速度和加速度。OB1為循環(huán)運(yùn)行組織塊，即用戶主程序部分，提升系統(tǒng)PLC主程序流程框圖如圖2所示。
2．1 提升系統(tǒng)行程校正控制
在提升過程中，位置和速度的測(cè)量是利用FM350—1高速計(jì)數(shù)模塊接受裝在導(dǎo)向輪脈沖編碼器的脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)算出提升位置值、加速度值和速度值。但在提升過程中，由于鋼絲繩的蠕動(dòng)、打滑和導(dǎo)向滾筒襯墊的磨損等因素會(huì)對(duì)脈沖編碼器計(jì)數(shù)結(jié)果產(chǎn)生現(xiàn)偏差，導(dǎo)致深度位置計(jì)算誤差，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。解決辦法是利用地面停車井筒接近開關(guān)校正，提升罐籠在每次向上運(yùn)行過程中遇到該開關(guān)時(shí)，將該井筒開關(guān)所在位置的標(biāo)準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)值寫入PLC中，減少編碼器因某種原因造成的計(jì)數(shù)誤差對(duì)提升狀態(tài)的影響。
評(píng)論