PROFIBUS-DP現場總線在礦山提升控制系統的應用
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地面信號室和+27 m材料裝運平臺主要完成控制安全門、搖臺、選擇材料種類、罐籠去向等任務，為了減輕主控PLC的控制任務，在信號室配備一臺SIEMENS S7—200 PLC（CPU226）完成上述功能，一塊EM223用于輸入輸出點數擴展。在CPU226上擴展一塊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信號，控制安全門、搖臺，上下調罐、向地面信號室發出各種呼罐信號等任務。
各中斷采用ET200M遠程控制站與地面PLC通訊，ET200M是基于PROFIBUS—DP現場總線的分布式控制系統。本系統共有8個ET200M分布式I／O從站。每個ET200M分布式I／O從站有2個SM321數字輸人模板，1個SM322數字輸出模板。所有的ET200M從站通過本站通訊接口模板IM153通訊接口與PROFIBUS—DP現場總線相連。其遠程站地址依次設為5一l2，與S7—300 PLC完成提升控制數據交換。
1．2 全數字直流調速硬件設計
傳動部分采用西門子SIMOREG DC—MASTER直流調速裝置，型號為6RA7093—4DV62—0。用于向提升直流電動機的電樞和磁場供電，通過PROFI．BUS—DP現場總線通訊網絡接受和執行主PLC下達的運行速度、加速度上升和下降時間等各項指令，完成提升機運行參數的調節功能。調速裝置配備有PROFIBUS—DP現場總線接口，它可以作為S7—300PLC的一個從站。通過總線連接器與S7—300 PLC、S7—200 PLC、ET200M形成一個PROFIBUS—DP現場總線通訊局域網，完成各種數據交換功能。除了要在主站中設置連接外，還要對調速裝置自身的一些功能參數進行設置，才能保證主站和從站間的正常通信。參數P918用來設定從站的總線地址，本設計中其從站地址設為3，實現對PLC控制字，給定值狀態字的讀寫。
1．3 繼電器控制回路設計
繼電器控制回路包括：安全制動控制、一級制動控制、二級制動控制、提升機開停控制、方向控制、提升機減速控制、潤滑油站控制、液壓站控制回路等，它與PLC回路共同組成多重保護。繼電器回路和PLC回路既相互有機結合又保持相對獨立，當PLC故障暫不能投人時．仍可在系統保證基本安全的條件下應急開車。
1．4 系統基本功能
提升系統主要工作過程為：司機在看到允許開車信號以后，按下開車按鈕，由主PLC控制系統自動判斷開車去向，自動實現提升機開車、加速、等速、減速、爬行、停車的全過程。同時PLC監視提升機運行過程中的安全狀況，發現問題自動采取相應對策。脈沖軸編碼器作為提升系統的行程和速度的測量器件，具有很高的測量精度。在提升機的電機軸和導向輪上，各安裝一個脈沖軸編碼器進行同步測量，其計數值進人FM350—1計數模塊計數，PLC對計數結果進行分析和控制，完成提升位移、速度計算控制和顯示功能。一般以導向輪上脈沖軸編碼器計數為準，如果2個脈沖軸編碼器計數值不一致，當其誤差達到一定值時，說明鋼絲繩打滑，PLC將發出報警信號。
2 軟件設計
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）和數據塊（Date block），其中FB和Fc作為OB的子程序。主循環模塊OB1中存放所有用戶程序以待執行，也可以將用戶程序存放入不同的功能模塊中，只在OB1中調用，需要時才執行。PLC的CPU中的操作系統在系統啟動后將連續循環掃描執行OB1，實現對現場設備的控制。本系統使用了3個OB塊（OB10、OB100、0B35）。OB100為加電啟動組織塊。在該組織塊中編制有關系統參數初始化的程序。該組織塊僅在系統加電起動后運行一次。0B35為中斷組織塊，它的主要功能是產生時間中斷，本系統時間中斷時間設為20 Ills，本系統利用OB35的時間中斷功能計算提升速度和加速度。OB1為循環運行組織塊，即用戶主程序部分，提升系統PLC主程序流程框圖如圖2所示。
2．1 提升系統行程校正控制
在提升過程中，位置和速度的測量是利用FM350—1高速計數模塊接受裝在導向輪脈沖編碼器的脈沖計數，計算出提升位置值、加速度值和速度值。但在提升過程中，由于鋼絲繩的蠕動、打滑和導向滾筒襯墊的磨損等因素會對脈沖編碼器計數結果產生現偏差，導致深度位置計算誤差，影響系統安全運行。解決辦法是利用地面停車井筒接近開關校正，提升罐籠在每次向上運行過程中遇到該開關時，將該井筒開關所在位置的標準脈沖計數值寫入PLC中，減少編碼器因某種原因造成的計數誤差對提升狀態的影響。
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