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长距离多带式输送机监控系统设计 合肥工业大学电气与 自动化学院储 昭碧冯小英 摘要介绍了D F 1 和 D H一4 8 5通信协议 ，应用调制解调器，实现了基于 2 种协议 l 1 k r n 长的多带式输送 机监控系统通信网络，给出了输送机系统的控制方案。 关键词长距离带式输送机；网络；监控 A I _o n gd i s t a n c e mu l t i b e l t c o n v e y o r mo n i t o r i n g s y s t e m i s d e s i g n e d b a s e d o n DF 1 a n d D H一48 5 p r o t o c o l s and m o d e m．T h e c o n t r o l s c h e me i s p r e s e n t ed ． Ke y wo r d s l o ng dis ta n c e be l t c o n v e y o r ； n e t w o r k ； mo nit o r i ng 1 系统要求 2 系统硬件组成 水泥厂使用带式输送机从矿山运送矿石到厂 区，从矿山 A点料库到厂区 D点料库整个送料系 统全程 1 1 l m a ，分为 A B 、B C 、C D 3 条带式输送机 ， A 、B间距 5 5 0 0 m，B 、C间距 5 3 0 0 m，C 、D间距 4 0 0 m。A点有 2个料库 ，每个库通过 1台给料机 向输送带上送料 。D点也有 2 个料库 ，通过 1 条单 电机驱动的短带式输送机实现 2个库 之间的切换。 2 条长带式输送机各采用 5 台绕线型电机双端驱 动，头部 3 台，尾部 2 台， 都采用转子串水电阻起 动方式。C D段带式输送机只用 1 台鼠笼型电机，Y 一 △起动方式。A、B 、C 、D点各 有 1台收尘器 。 C D段带式输送机 采用重锤张紧方式 ，2条 长带 式 输送机都采用自动张紧机构，控制 1 台张紧电机 ， 通过正、反转而把胶带拉紧或放松。系统结构如图 1 图 1 矿石送料系统结构 在 A、B 、C、D各设 1 个控制站 ，在 C点设置 总控室 ，放置 1台工控计算机 ，控制 系统 的起动 、 停机，监视全系统的各个设备状态及其参数、各台 电机的电流及各条输送机 的运行速度。采用 AB 公司生产的小型可编程逻辑控制器 S L C 5 0 0系列产 品作为控制器。该系列提供 D F 1 和 D H一 4 8 5 2 种通 信协议。 D H一 485 通信网络基于总线结构，最多可以连 接 3 2 个站点，通信距离可达 1 2 0 0 m，采用主从协 议 ，支持多个主站 ，如图 2 。主站是激励者 ，从站 是响应者，每个网络至少要有 1 个激励者 ，才能建 立网络通信。如果有多个主站，则采用令牌传递方 法，持有令牌的主站才能向网络发送信息包，当该 站传输完数据后，把令牌传送到下一个主站，最后 返 回到 0号站点。增加或删除 1 个节点 ，不影响网 络上其他节点的运行。 D F 1 通信基于 R S 一2 3 2接 口，支持全双工和半 起重运输机械 2 0 O 6 7 图 2 D H一485网络拓扑 双工 2 种协议。全双工协议实现点一 点通信，该协 议支持 2 个设备在2 个方向上同时进行传送。进行 一 1 1 一 一 维普资讯 信息交换的2 个数据终端设备 D T E 都作为 “ 终 点设备” ，即所接收的信息不会再传送到其他站， 忽略信息的来源和目的。但在发送方，每次发送信 息包都会加 上 自己和对方的站号 。 D F 1 半双工主从协议组成多点、单主站、多从 站的通信网络。某个时刻只能进行 1 个方向的传 送 ，另 1 个 时刻才能进行另 1 个方 向的传送。主站 通过轮询方式实现与从站 的通信 ，从站以响应的方 式传送数据到主站，等到 1 个从站要传输的数据全 部传输完毕后，主站才开始和下 1 个从站通信。主 站保存 2 个独立 的表 ，1 个存放在线从站 ，另 1 个 存放离线从站。主站定期轮询在线从站；偶尔轮询 离线从站 ，以确定它是否脱离网络。主站提供从一 个从站到另一个从站的通信路径。 本系统 中，A、B之 间以及 B 、C之间 的距离 都在 5 0 0 0 m以上 ，驱动 同一条输送带的 5台电机 分布在相距 5 0 0 0 m以上的头部和尾部，必须实现 头部和尾部之间可靠的、连续的数据通信以保证命 令 、状态信息的正确传送 。 如此长距离的通信要采用调制解调器才能实现。 D H一 4 8 5 是基于总线的通信， 信号不能进行调制， 也 不支持 M O D E M的 R S 一 2 3 2 接口。D F 1 协议通信基于 R S 一 232 接口， 可以与M O D EM 实现物理连接。 D F 1 半双工通信可以实现主站依次轮询从站的 通信，在使用 M O D E M的情况下，主站要依次建立 与各个从站的通信连接，主站 M O D E M必须通过交 换网络依次拨号到各个从站的 M O D E M。这一通信 连接的撤除、拨号建立的过程所需要的等待时间， 是本系统不能容忍的，特别是同 1 条输送带的头、 尾两端信息交换要求连续可靠通信。 D F 1 全双工只能实现 2 个站之间的通信，不能 实现多点通信。根据系统特点，在 2 条长输送带的 头部、尾部各设 1 个 M O D E M，使用点一点的 D F 1 全双工通信，这种通信方式的优点是只在系统上电 时拨号建立头、尾 2只 M O D E M之间通信连接，运 行过程中不需要再进行拨号连接 ，能够保证连续的 数据通信。这样，B点有 2 个 M O D E M，一个作为 A B 输送带的头部，另一个作为 B c输送带的尾部， A B 段、B c段 2 个 D F 1 全双工点一点通信网络在这 里进行链接 ，采 用 2个 D H一4 8 5 ／ D F 1网桥 ，通过 D H一4 8 5网络实现 2 个 D F 1网络的链接。 D点与 c点的通信距离只有 4 0 0 m，可以通过 D H一 4 8 5 网络实现 c点控制器、D点控制器以及监 控计算机之间的通信，这个子网与 B c段的 D F 1 网 络之间通过一个 D H一 485 ／ D F 1网桥实现 网间互连。 整个系统的通信网络结构如图3 所示。 一⋯⋯⋯⋯． ， ⋯⋯一⋯一⋯⋯⋯⋯⋯一 ， ⋯一 苫⋯⋯⋯ 一 ⋯一 图3 输送机监控系统网络拓扑 S L C S O 0系列支持通信功能产品有 C P U模块 S I ES ／ 0 1 、S L C 5 ／ 0 2 、S [ E 5 ／ 0 3 ，D H一485 ／ D F 1网桥 模块 1 7 4 7一K E ，R S一2 3 2 ／ D H一4 8 5光 电隔离转换 模块 l 7 4 7一P I C 。S L C S ／ 0 1 、S I E5 ／ 02 都 只有 1个 D H一 485 接口，不支持 D F 1 通信，S [ E S ／ 0 1 只能作 为从站 ，S L C 5 ／ 02 可以作为主站 当然也可作为从 站 。S L C 5 ／ 0 3具有 1 个 D F 1 接 口和 1 个 能够作 为 主站 从 站 的 D H一485接 口，因此可 以当作 2 种网络之 间 的网桥 ，而 1 7 4 7一K E只能作 为网桥 ， 不具备 c P U的功能。 监控系统通信网络硬件组成包括 A站的控制 一 l 2 一 器 S L C 5 ／ 0 3 C P U模块 1 7 4 7一L 5 3 2 ；B站控制器模块 也作为网桥1 7 4 7一L 5 3 2 ，专用网桥模块 1 7 4 7 一 K E；C站控制器模块 也作为 网桥 1 7 4 7一L 5 3 2 ， 实现监控计算机串行口 R S一2 3 2信号和 D H一485 信号转换的模块 1 7 4 7 一P I C ；D站控制器 C P U模块 1 7 4 7 一L 5 1 4 ；以及 A 、B 、C 3站共 4只 MO D E M。 此外 ，为实现控制、监测功能 ，各控制站还配备有 数量不等的开关量输入模块 1 7 4 6一I B 1 6 、开关量输 出模块 1 7 46 一O Wl 6 ，模拟量输 入模 块 1 7 46 一N I 8 ， 模拟量输入／ 输出模块 1 7 46 一N I O 4 I 。 为提高通信的可靠性，系统中采用专门的屏蔽 起重运输机械 2 O O 6 I 7 维普资讯 双绞线作为 M O D E M之 间 的通信线 ，所 以 MO D E M 被设置为专线方式工作。通过标准 A T命令能对 M O D E M进行配置和控制，为防止数据在传输过程 中被当作 A T命令，保证数据传输的透明性，把 M O D E M设置在非智能方式下工作，此时传输 中 M O D E M从终端设备接收到的数据不作为 A T 命令 都作为数据传输到电话线上。在专线非智能方式 下 ，把头部的 MO D E M设为主叫方 ，上电时主叫方 会 自 动发出呼叫信号到电话线上，尾部 M O D E M设 为 自动应答方，上电后它会始终监测电话线 ，一旦 监测到呼叫信号，立即自动发出应答信号，经过信 息握手 ，双方建立通信连接。 3 系统软件设计 监控系统软件分布在监控计算机以及 A 、B 、 C 、D各站 的控制器上 ，实现系统 的起动、停 机、 联锁、故障监测和定位、状态监测和显示。 监控计算机显示、打印各个设备状态以及被监 测参数的数值和变化曲线，发出系统起动、系统停 机、选择 D点料库、选择 A点给料机、调试等命 令。各站控制器负责该站内的所有设备 的控制以及 监测范围内的参数，并把所监测的数据传送到 c 点监控计算机上。c站、D站通过 c 、D之间的D H 一 4 8 5 子网与计算机交换信息，A点、B点要通过 调制解调器和 D F 1协议通 信经 由 C点控制器才 能 和计算机交换信息。 每条输送带有系统运行 和单机运行 2种方式 单机运行方式下 ，不与上下游设备构成联锁 ；系统 运行方式下 ，与上下游设备必须有联锁功能 。 每条长距离输送带有系统快速运行 、调试慢速 运行 2 种速度。快速运行时各个电机转子串接电阻 最终被切除 ，达到额定电流工作 ；慢速运行时各个 电机转子串接电阻不完全切除，电机不能工作在额 定电流下 ，处于低速运行状态，用于输送机安装调 试过程 。 系统 的起 动顺 序为 D点入库输 送带、 C D段输 送带、 B C段输送带、 A B段输送带、 A库给料机 ， 系统 停止顺序与上述过程相反。运行中如果某设备故 障， 则要同时停止其上游设备， 但不停下游设备。 长距离输送带 的起动过程为 发出起 动预报 、 张紧胶带到要求的张力、起动头部 1 号电机和尾部 4号电机 、延 时 1 5 s 、起动头部 2号电机和尾部 5 起重运输机械 2 0 O 6 7 号电机 、延时 1 5 s 、起动头部 3号电机 、起动完毕 后放松胶带到运行张力。尾部电机的起动、停止命 令由头部控制器给出，通过通信传送到尾部，由尾 部的控制器执行。在快速运行时，各个电机转子所 串电阻完全切除后表示起动过程结束。 胶带张力调节的要求是处于不同状态时胶带 处于不同的张力值。设置 3 个张力控制值“ 张力 1 ” “ 张力 2 ” “ 张力 3 ” ，以保 证起 动时克服静 态摩 擦力 ；运行 时 “ 张力 1 ” 张力 “ 张力 2 ” ，以保 证胶带不 打滑 ；停 车后 张力 “ 张力 1 ” ，使胶 带放 松 ， 提高胶带寿命。 B点控制器程序包含 A B段输送带的头部控制 程序和 B C 段输送带的尾部控制程序，A点控制器 只有 A B段输送带尾部控制程序和给料机、收尘器 控制功能，程序与此相似，c点控制器只有 B C段 输送带头部控制程序，D点控制器只有 C D段输送 带和料库选择输送带控制程序。B点控制器的程序 最复杂，具有代表性，图4给出了其流程图。 幽 A B 输送带采集处理 t T ● ；c 输 送带 采集 处 理l l 与A 点 通信 处理l t t 与C点通信处理 A B 输送带故障处理 t - lc 输送带故障处理l A B 输送带张紧控制 ● ’ 输送 带尾 部 驱动 控制l lA B 输送 带头 部驱 动 控 图 4 B站控制器程序流程图 4 结束语 用 D F 1 网络和 D H一4 8 5网络实现远距离多带 式输送机监控系统，造价低、实现简单、可靠性 高，本文所提出的控制方案，自 投运以来，故障率 低 ，获得用户好评。 参考文献 1 于海生等 ． 微型计算机控制技术 ． 北京清华大学出版 社 ，2 O O 4 作 者储昭碧 地 址 合肥工业大学电气与自动化学院 邮 编2 3 0 0 0 9 1 3 维普资讯