PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在礦山提升控制系統(tǒng)的應(yīng)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(wù)，為了減輕主控PLC的控制任務(wù)，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(shù)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(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，控制安全門、搖臺，上下調(diào)罐、向地面信號室發(fā)出各種呼罐信號等任務(wù)。
各中斷采用ET200M遠程控制站與地面PLC通訊，ET200M是基于PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線的分布式控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)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(shù)字輸人模板，1個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)場總線相連。其遠程站地址依次設(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
傳動部分采用西門子SIMOREG DC—MASTER直流調(diào)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(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)接受和執(zhí)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(shù)的調(diào)節(jié)功能。調(diào)速裝置配備有PROFIBUS—DP現(xiàn)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(xiàn)場總線通訊局域網(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，還要對調(diào)速裝置自身的一些功能參數(shù)進行設(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)計中其從站地址設(shè)為3，實現(xiàn)對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
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(jié)合又保持相對獨立，當(dāng)PLC故障暫不能投人時．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：司機在看到允許開車信號以后，按下開車按鈕，由主PLC控制系統(tǒng)自動判斷開車去向，自動實現(xiàn)提升機開車、加速、等速、減速、爬行、停車的全過程。同時PLC監(jiān)視提升機運行過程中的安全狀況，發(fā)現(xiàn)問題自動采取相應(yīng)對策。脈沖軸編碼器作為提升系統(tǒng)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(dǎo)向輪上，各安裝一個脈沖軸編碼器進行同步測量，其計數(shù)值進人FM350—1計數(shù)模塊計數(shù)，PLC對計數(shù)結(jié)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(dǎo)向輪上脈沖軸編碼器計數(shù)為準(zhǔn)，如果2個脈沖軸編碼器計數(shù)值不一致，當(dāng)其誤差達到一定值時，說明鋼絲繩打滑，PLC將發(fā)出報警信號。
2 軟件設(shè)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(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，需要時才執(zhí)行。PLC的CPU中的操作系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動后將連續(xù)循環(huán)掃描執(zhí)行OB1，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。本系統(tǒng)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(guān)系統(tǒng)參數(shù)初始化的程序。該組織塊僅在系統(tǒng)加電起動后運行一次。0B35為中斷組織塊，它的主要功能是產(chǎn)生時間中斷，本系統(tǒng)時間中斷時間設(shè)為20 Ills，本系統(tǒng)利用OB35的時間中斷功能計算提升速度和加速度。OB1為循環(huán)運行組織塊，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，位置和速度的測量是利用FM350—1高速計數(shù)模塊接受裝在導(dǎo)向輪脈沖編碼器的脈沖計數(shù)，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(dǎo)向滾筒襯墊的磨損等因素會對脈沖編碼器計數(shù)結(jié)果產(chǎn)生現(xiàn)偏差，導(dǎo)致深度位置計算誤差，影響系統(tǒng)安全運行。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行過程中遇到該開關(guān)時，將該井筒開關(guān)所在位置的標(biāo)準(zhǔn)脈沖計數(shù)值寫入PLC中，減少編碼器因某種原因造成的計數(shù)誤差對提升狀態(tài)的影響。
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