基于profibus的提升機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
安連祥，程樂(lè)，申功
（河北工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院，天津300130）
摘 要：針對(duì)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中提升機(jī)效率低，生產(chǎn)安全性不高，控制方式繁瑣，調(diào)速性能差等現(xiàn)狀，以礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的研發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用為背景，利用目前比較成熟的矢量控制技術(shù)和轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速技術(shù)，采用兩套西門(mén)子s7-300plc，以及6se70變頻器和上位機(jī)，利用profibus dp實(shí)現(xiàn)它們之間的通訊：設(shè)計(jì)了礦井提升機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)節(jié)能變頻調(diào)速的目的�，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明，profibus dp能將提升機(jī)系統(tǒng)中分散的設(shè)備進(jìn)行集中管理，通訊穩(wěn)定且數(shù)據(jù)傳輸率高，較大程度提高了生產(chǎn)效率，改善了工作環(huán)境，達(dá)到了節(jié)能的目的。
關(guān)鍵詞：礦井；提升機(jī)；變頻調(diào)速；通訊；profibus dp
中圖分類號(hào)：tp 27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a
1引言
采礦是一個(gè)工作環(huán)境相對(duì)惡劣的特殊行業(yè)，而且對(duì)生產(chǎn)的安全性要求很高。煤礦井下控制網(wǎng)絡(luò)具有負(fù)荷不均勻、信息流向不對(duì)稱、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化大、信息速率跨度大、對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性要求苛刻等特點(diǎn)。高實(shí)時(shí)性可以保證控制信號(hào)的及時(shí)響應(yīng)和緊急故障的及時(shí)處理，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和安全性至關(guān)重要。隨著煤礦自動(dòng)化水平的提高以及在生產(chǎn)方面的越來(lái)越多的投入，煤礦井下大都安裝了以profibus直線為主的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
profibus dp總線上的設(shè)備包括主站和從站。在煤礦提升機(jī)系統(tǒng)中，使用profibus dp現(xiàn)場(chǎng)總線可以將系統(tǒng)中各臺(tái)分散的設(shè)備進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)采用主從式系統(tǒng)配置完成數(shù)據(jù)通信，主站和從站均采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的plc s7-300，通過(guò)profibus現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊以及與上位機(jī)之間的連接。
2 profibuss通訊系統(tǒng)的構(gòu)建
礦井提升機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)，如圖1所示。
應(yīng)用profibus-dp現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化、維護(hù)方便，提高控制精度及安全可靠性。上位機(jī)、主plc、副plc，主傳動(dòng)沒(méi)備6se70信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)profibus現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成局域網(wǎng)，并且可以與地面生產(chǎn)凋整或全礦集中控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通訊。
該通信系統(tǒng)為采用profibus總線的單主多從系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)plc作為主站，變頻調(diào)速系統(tǒng)和et200m作為prohbus總線的從站，主從站點(diǎn)間通過(guò)一條profibus-dp總線傳輸信息，上位機(jī)通過(guò)串口讀取主控plc數(shù)據(jù)，使得提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)接人profibus網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。
3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
1) plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在本控制系統(tǒng)中采用了西門(mén)子兩套s7-300pl．c構(gòu)成雙plc系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙線制”控制和安全保護(hù)。關(guān)鍵電路如安全電路，減速同路等均采用軟硬件冗余設(shè)計(jì)和多樣化設(shè)計(jì)。
2)變頻控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在提升機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用中，變頻器主要進(jìn)行恒加速變頻調(diào)速啟動(dòng)，恒減速變頻調(diào)速停車及行程變頻調(diào)速運(yùn)行等變頻調(diào)速=變頻調(diào)速是通過(guò)改變輸入電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的，因此調(diào)速范圍很寬，可以很好地滿足提升機(jī)的恒加速和恒減速無(wú)極調(diào)速的要求，所以，采用變頻器后，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟啟動(dòng)和平滑調(diào)速。變頻調(diào)速降低了轉(zhuǎn)差率，提高了功率因素，可以恒轉(zhuǎn)矩輸出，輸出功率隨轉(zhuǎn)速變化，因此具有很好的節(jié)能效果。另一方面，變頻器還可以通過(guò)軟件很方便地修改一些參數(shù)，如輸出轉(zhuǎn)矩、加減速時(shí)間、目標(biāo)頻率、上下限頻率等。變頻器還可以通過(guò)端子排控制對(duì)行程進(jìn)行多段速度控制：
6se70變頻器控制電路由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等，控制方重大故障如等速超速，減速超速，過(guò)卷等故障均采用軟硬件冗余設(shè)計(jì)，并具有二重或三重保護(hù)。
主plc包括主機(jī)架、電源模塊、cpu模塊(cpu一314c)、高速計(jì)數(shù)器模塊、模擬量i/o模塊、數(shù)字量i/o模塊等：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制和管理，其中，主要包括對(duì)液壓站 |
