基于PROFIBUS-DP的PLC控制系統(tǒng)在斗輪堆取料機(jī)中的應(yīng)用
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斗輪堆取料機(jī)，是大型散裝物料裝卸機(jī)械，廣泛用于港口、礦山、鋼廠(chǎng)、電廠(chǎng)等大宗散料如礦石、煤、砂石等在存儲(chǔ)料場(chǎng)的堆放、提取作業(yè)，其工作連續(xù)性強(qiáng)，操作頻繁。斗輪堆取料機(jī)傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量順序控制, 是采用繼電器和接觸器構(gòu)成的邏輯控制裝置, 這種傳統(tǒng)的控制裝置能在一定的范圍內(nèi)滿(mǎn)足自動(dòng)控制的需要,但因需要大量的觸點(diǎn)裝置和電纜使其控制線(xiàn)路過(guò)于繁復(fù)、可靠性差和維修難度大。PLC 以其穩(wěn)定的性能、低廉的成本、強(qiáng)大的功能及方便的編程等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。
本文采用西門(mén)子觸摸屏TP270 ，西門(mén)子 S7-300 可編程控制器, Profibus-DP ( 分布式I/O) 控制機(jī)上的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單, 系統(tǒng)優(yōu)化, 完全滿(mǎn)足機(jī)上的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制要求。
2. TP270觸摸屏組態(tài)
Simatic TP270具有價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用、結(jié)構(gòu)緊湊、顯示清晰、組態(tài)簡(jiǎn)單高效等優(yōu)點(diǎn)，TP270的引入能夠大大減少司機(jī)室內(nèi)的儀表盤(pán)、指示燈、數(shù)碼管等從而減少設(shè)備間的布線(xiàn)，使運(yùn)行更加可靠，同時(shí)使設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)實(shí)際情況靈活改變顯示內(nèi)容與方式，大大提高了整機(jī)的控制性能和水平。
本文采用Protool V6.0進(jìn)行觸摸屏畫(huà)面組態(tài)，根據(jù)斗輪機(jī)設(shè)備需要及特性，畫(huà)面設(shè)計(jì)總體分為一個(gè)主畫(huà)面、六個(gè)子畫(huà)面,其邏輯關(guān)系如圖1所示：
子畫(huà)面共分為四大類(lèi)：一是畫(huà)面操作部分（在觸摸屏上操作設(shè)備的運(yùn)行、停止、堆料、取料等）;二是各設(shè)備狀態(tài)顯示（顯示各設(shè)備到位位置及運(yùn)行狀態(tài)）及數(shù)據(jù)顯示部分（顯示機(jī)上各電機(jī)運(yùn)行電流、行車(chē)、回轉(zhuǎn)、變幅位置數(shù)值）;三是故障顯示及故障報(bào)警列表、歷史報(bào)警列表（顯示各設(shè)備故障指示及故障查詢(xún)）等；四是系統(tǒng)設(shè)定，在不退出程序的提提下，以方便對(duì)觸摸屏本身各參數(shù)的設(shè)置。
部分PT畫(huà)面如圖2、圖3所示:
組態(tài)程序編寫(xiě)完畢，用編程器為T(mén)P270下載程序時(shí)，要注意設(shè)定TP270的傳送通道及傳送波特率，考慮到下載速度，本例中波特率設(shè)置為115200。
3. 系統(tǒng)組成及通訊
3.1 系統(tǒng)硬件配置
根據(jù)斗輪堆取料機(jī)的控制要求，結(jié)合目前運(yùn)用成熟的總線(xiàn)技術(shù)，系統(tǒng)采用Profibus總線(xiàn)技術(shù)。系統(tǒng)由Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)和MPI網(wǎng)絡(luò)共同組成。 Prof ibus是一種開(kāi)放式異步通信標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)化設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，由3個(gè)兼容部分組成，即Prof ibus-DP、Prof ibus-PA和Prof ibus-FMS。Prof ibus-DP是一種開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和高速數(shù)據(jù)通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。Profibus-DP主站周期性地讀取從站的輸入信息并周期性地向從站發(fā)送輸出信息，除周期性用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸外，提供職能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理。采用RS485 傳輸技術(shù)，物理傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)、雙線(xiàn)電纜或光纜，波特率從9.6k～12Mbit/s。主戰(zhàn)間為令牌方式傳送，主戰(zhàn)與從站為主－從傳送，支持單主或多主系統(tǒng)。
MPI是一個(gè)多點(diǎn)接口通訊網(wǎng)絡(luò)，最多可連接125個(gè)MPI節(jié)點(diǎn)，通訊速率為187.5kbit /s?？梢栽诓煌目刂破髦g傳輸數(shù)據(jù)，還可以作為一個(gè)Prof ibus-DP接口使用，操作員控制和監(jiān)視設(shè)備HMI及編程設(shè)備PG可通過(guò)兩種接口（MPI、Profibus-DP）連接。
根據(jù)斗輪堆取料機(jī)電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，分別在上部電氣室和下部電氣室配備Profibus-DP主站和從站，觸摸屏設(shè)置在司機(jī)室，以方便司機(jī)操作及故障查詢(xún)。 上部電氣室選用西門(mén)子S7-300 CPU315-2DP可編程控制器作為主站，CPU315-2DP本機(jī)具有1個(gè)MPI接口和1個(gè)DP接口，從站設(shè)在下部電氣室，從站I/O 模塊選用ET200M，選用IM153-1 通訊接口模塊。大車(chē)行走、懸臂變幅及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過(guò)變頻器來(lái)控制，變頻器作為從站通過(guò)CBP2通訊板(Profibus通訊模塊)連接在系統(tǒng)總線(xiàn)上。系統(tǒng)硬件配置如圖4所示:
3.2 系統(tǒng)硬件組態(tài)
PLC編程軟件采用西門(mén)子SIMATIC STEP7 V5.4。啟動(dòng)軟件后，進(jìn)行硬件組態(tài)，選中SIMATIC300（1），雙擊右邊窗口中的“硬件”圖標(biāo)，組態(tài)其硬件。將所選CPU和各輸入、輸出模塊插入 SIMATIC S7網(wǎng)絡(luò)，并定義各模塊I/O地址。依次將IM153-1、變頻器掛到Profibus網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置PLC 為主站其地址為( 2) , ET200M為從站，其地址設(shè)置為( 3) (注意設(shè)定地址須和ET200M硬件上撥碼數(shù)字相同) , 行走變頻器, 回轉(zhuǎn)變頻器, 變幅變頻器地址分別設(shè)置為( 4) ( 5) ( 6) 。變頻器的從站地址必須與PROFIBUS 主站上配置的地址相一致, 且總線(xiàn)上每個(gè)單元的地址必須是唯一的PLC 主站中的用戶(hù)程序存取, 經(jīng)過(guò)總線(xiàn)系統(tǒng)的通訊是完全由PLC 主站中的主接口和IM153-1接口進(jìn)行處理。PLC 主站將數(shù)字量信號(hào)通過(guò)PROFIBUS-DP 總線(xiàn)經(jīng)PROFIBUS 模塊傳送至變頻器, PROFIBUS 模塊安裝在變頻器的正面,通過(guò)RS485 串行接口與變頻器通訊。其配置圖如圖5所示:
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