PROFIBUS-DP现场总线在矿山提升控制系统的应用
地面信号室和+27 m材料装运平台主要完成控制安全门、摇台、选择材料种类、罐笼去向等任务，为了减轻主控PLC的控制任务，在信号室配备一台SIEMENS S7—200PLC（CPU226）完成上述功能，一块EM223用于输入输出点数扩展。在CPU226上扩展一块EM277通讯模块。CPU226作为智能从站通过EM277挂接在PROFIBUS—DP总线上，该站作为S7— 300PLC的从站，地址设为4。1～8’水平中段位于井下，主要完成采集本中段井筒开关信号，控制安全门、摇台，上下调罐、向地面信号室发出各种呼罐信号等任务。
各中断采用ET200M远程控制站与地面PLC通讯，ET200M是基于PROFIBUS—DP现场总线的分布式控制系统。本系统共有8个ET200M分布式I／O从站。每个ET200M分布式I／O从站有2个SM321数字输人模板，1个SM322数字输出模板。所有的ET200M从站通过本站通讯接口模板IM153通讯接口与PROFIBUS—DP现场总线相连。其远程站地址依次设为5一l2，与S7—300 PLC完成提升控制数据交换。
1．2 全数字直流调速硬件设计
传动部分采用西门子SIMOREG DC—MASTER直流调速装置，型号为6RA7093—4DV62—0。用于向提升直流电动机的电枢和磁场供电，通过PROFI．BUS—DP现场总线通讯网络接受和执行主PLC下达的运行速度、加速度上升和下降时间等各项指令，完成提升机运行参数的调节功能。调速装置配备有PROFIBUS—DP现场总线接口，它可以作为S7—300PLC的一个从站。通过总线连接器与S7—300 PLC、S7—200 PLC、ET200M形成一个PROFIBUS—DP现场总线通讯局域网，完成各种数据交换功能。除了要在主站中设置连接外，还要对调速装置自身的一些功能参数进行设置，才能保证主站和从站间的正常通信。参数P918用来设定从站的总线地址，本设计中其从站地址设为3，实现对PLC控制字，给定值状态字的读写。
1．3 继电器控制回路设计
继电器控制回路包括：安全制动控制、一级制动控制、二级制动控制、提升机开停控制、方向控制、提升机减速控制、润滑油站控制、液压站控制回路等，它与PLC回路共同组成多重保护。继电器回路和PLC回路既相互有机结合又保持相对独立，当PLC故障暂不能投人时．仍可在系统保证基本安全的条件下应急开车。
1．4 系统基本功能
提升系统主要工作过程为：司机在看到允许开车信号以后，按下开车按钮，由主PLC控制系统自动判断开车去向，自动实现提升机开车、加速、等速、减速、爬行、停车的全过程。同时PLC监视提升机运行过程中的安全状况，发现问题自动采取相应对策。脉冲轴编码器作为提升系统的行程和速度的测量器件，具有很高的测量精度。在提升机的电机轴和导向轮上，各安装一个脉冲轴编码器进行同步测量，其计数值进人FM350—1计数模块计数，PLC对计数结果进行分析和控制，完成提升位移、速度计算控制和显示功能。一般以导向轮上脉冲轴编码器计数为准，如果2个脉冲轴编码器计数值不一致，当其误差达到一定值时，说明钢丝绳打滑，PLC将发出报警信号。
2 软件设计
S7—300 PLC用西门子公司STEP7软件编程。STEP7将用户程序指令存放在“块”中，本控制系统主要有4类用户程序：功能Fc（Function）、功能FB（Function block）、组织块OB（Organization block）和数据块（Date block），其中FB和Fc作为OB的子程序。主循环模块OB1中存放所有用户程序以待执行，也可以将用户程序存放入不同的功能模块中，只在OB1中调用，需要时才执行。PLC的CPU中的操作系统在系统启动后将连续循环扫描执行OB1，实现对现场设备的控制。本系统使用了3个OB块（OB10、OB100、0B35）。OB100为加电启动组织块。在该组织块中编制有关系统参数初始化的程序。该组织块仅在系统加电起动后运行一次。0B35为中断组织块，它的主要功能是产生时间中断，本系统时间中断时间设为20 Ills，本系统利用OB35的时间中断功能计算提升速度和加速度。OB1为循环运行组织块，即用户主程序部分，提升系统PLC主程序流程框图如图2所示。
2．1 提升系统行程校正控制
在提升过程中，位置和速度的测量是利用FM350—1高速计数模块接受装在导向轮脉冲编码器的脉冲计数，计算出提升位置值、加速度值和速度值。但在提升过程中，由于钢丝绳的蠕动、打滑和导向滚筒衬垫的磨损等因素会对脉冲编码器计数结果产生现偏差，导致深度位置计算误差，影响系统安全运行。解决办法是利用地面停车井筒接近开关校正，提升罐笼在每次向上运行过程中遇到该开关时，将该井筒开关所在位置的标准脉冲计数值写入PLC中，减少编码器因某种原因造成的计数误差对提升状态的影响。
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