现场总线Profibus—DP在长距离带式输送机监控系统中的应用.pdf

第3 0 卷第1 2 期煤矿机械v 0 1 ．3 0 N o ．1 2 2 0 0 9 年1 2 月 C o a lM i n eM a r h i n e n ， D e P ．2 0 9 现场总线P r o f i b u s D P 在长距离带式输送机监控系统中的应用 樊秀芬 煤炭科学研究总院上海分院．上海2 0 0 0 3 0 摘要提出一种基于现场总线P m 胁u s D P 的长距离带式输送机监控系统．解决了长距离带 式输送机控制系统的数据传输和交换问题。通过实例介绍了长距离带式输送机监控系统的软、硬 件设计方案。 关键词长距离带式输送机；现场总线；监控系统 中图分类号T D 5 2 8 T P 3 9 文献标志码A 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 9 1 2 一0 2 0 5 一0 3 F i e l dB u sP r 0 6 b u s D Pi nL o n gD i s t a n c eB e l tT y p eC o n v e V e r S u p e r v i s o r VS y s t e mA p p l i c a t i o n F A NX i u f e n S h a n g l l a iB r a n c h ，C h i n aC o a IR e s e a r c hI n 8 t i t u t e ，S h a n g I l a i2 0 0 0 3 0 ，C h i n a A b s t r a c t P l l t sf o r w a r d sac o n t r o ls y s t e mo fl o n gd i s t a n c eb e l tc o n v e y o rb 鹬e do nf i e l db u sP r o f i b u s D P ’s o l v e st h ep m b l e mo fd a t at m n s f e ro ft h ec o n t r o ls y s t e mo fl o n g d i s t a n c eb e hc o n v e v o r ．B ya p r a c t i c a L le x a m p l ei n t r o d u c e st h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ed e s i g ns c h e m eo ft h ec o n t r o ls v s t e mo fl o n g d i s t a n c eb e l tc o n v e y o r ． 1 【e y Ⅵ协r t I s l o n g d i s t a n c eb e l tc o n v e y o r ；f i e l db u s ；c o n t r o ls y s t e m 0 前言 在煤矿和水泥等行业的运输系统中．长距离带 式输送机占据着很重要的地位．长距离带式输送机 通常带有中间驱动．相关的电气设备及保护传感器 比较分散，且相距较远．为保证输送机可靠运行。关 键要解决输送机沿线各设备之间的数据交换和传 输问题．本文以河南豫龙水泥厂带式输送机监控系 统为例．介绍了P m 胁u s D P 现场总线在长距离带 式输送机监控系统中的应用。 1系统概述 河南豫龙水泥厂带式输送机全长8 ．1 3k m ．驱 动装置分为头部驱动和中间驱动2 部分．头部驱动 电机为3 3 5 5k W ／6k V ．中间驱动电机为2 3 5 5 k W 佑k V ．采用C S T 软启动．要求带式输送机控制系 统不仅可以可靠地控制输送机软启动、软停车和紧 急停止．而且要求实时采集沿线所有保护传感器的 信号．并将沿线传感器和电气设备的信号及时上传 至机头驱动部控制室内。 ， 河南豫龙水泥厂带式输送机的一个突出特征 是运距长．为解决长距离控制系统中各设备之间的 数据传输问题，在输送机的机头驱动部、中间驱动 部和机尾部分别放置1 个主站、中间驱动分站和机 尾分站．各站点内分别配置一台带有P R O F I B U S D P 口的西门子S 7 3 0 0 系列P L C ．3 个站点之间以 光纤作为通信介质．通过P R O F I B U S D P 现场总线 进行数据通讯。在机头集中控制室内安装l 台工控 机和1 台触摸屏．工控机接入P R O F I B U S D p 网络 中．触摸屏通过M P I 网络与主站P L C 相连接．电控 系统的网络见图l 。 图1电气系统网络示薏图 2 系统硬件配置 河南豫龙水泥厂带式输送机监控系统主要由 操作台、M C C 柜、中间驱动分控箱、机尾分控箱及各 类保护传感器等组成。操作台、中间驱动分控箱和 机尾分控箱中分别放置一台S 7 3 0 0 系列P L C ．3 台 P L C 的C P U 型号均为3 1 4 C 一2 D P ．该型号C P U 自带 P r 撕b u s D P 通讯口．3 台P L C 中分别配置一块O L M O p t i c a lU n kM o d u l e 模块，可以方便地接入 P R O F I B U S D P 现场总线光纤网络中。O L M 与P L C 之间拓扑结构见图2 。 图20 L M 拓扑结构图 操作台上配置一台工控机和一台触摸屏．工控 机上安装西门子C P 5 6 1 3 通讯处理卡和W I N C C 组 态软件，通过C P 5 6 1 3 将工控机接入P r o 肺u s D P 现 场总线网络，W I N C C 组态软件可实时监视长距离带 一2 0 5 万方数据 V 0 1 ．3 0N o ．1 2 现场总线P m 胁u s D P 在长距离带式输送机监控系统中的应用樊秀芬第3 0 卷第1 2 期 式输送机的运行情况和故障状态。触摸屏选用西门 子T P 2 7 0 型．T P 2 7 0 触摸屏通过M P I 网络与操作台 内的主站P L C 相连．亦可通过生动的画面实时监视 带式输送机全程的状态。触摸屏与工控机互为备 用．确保长距离带式输送机监视系统可靠运行。 3 系统软件设计 带中间驱动的长距离输送机控制系统的关键 问题是解决输送机沿线设备的信号交换及连锁控 制．本系统中将机头部分P L C 设置为主站。中间驱 动部和机尾P L C 设置为2 个分站．通过P m 肪u 铲D P 现场总线．各站点均可以实时获得输送机沿线其他 站点采集到的信号．解决了各种电气设备之间的数 据交换问题。 1 P R O F I B U S D P 现场总线技术 现场总线是以单个分散的数字化、智能化的测 量和控制设备作为网络节点．用总线相连接。实现 相互交换信息．共同完成自动控制功能的网络系统 与控制系统。现场总线主要特征是采用数字式通信 方式取代设备级的4 ～2 0m A 模拟量1 ／2 4 V D C 开关 量 信号。使用一根电缆 光纤 连接所有现场设备。 标准化的现场总线具有开放的通信接口、透明 的通信协议．允许用户选用不同制造商生产的分散 I ／o 装置和现场设备。 现场总线技术的优点节省硬件成本；设计、组 态、安装、调试简便；系统安全可靠性好，减少故障 停机时间系统维护设备更换和系统扩充方便；用 户对系统配置设备选型有最大的自主权完善了企 业信息系统．为实现企业综合自动化提供了基础。 P R O F I B U S 是现场总线国际标准I E C 6 1 1 5 8 的 组成部分T Y P EI I I ．P R O F I B U S 协议采用通信标准 模型I S O ／0 S I 的第l 层、第2 层和第7 层。 P R O F I B U S 提供3 种通信协议类型D P 、F M S 和 P A ．P R O F I B U S D P 使用第l 层和第2 层．这种精简 的结构保证了数据的高速传送．特别适合可编程控 制器与现场分散的I ／O 设备之间的通信。P R O F I B U S 总线的传输介质可以是光缆或屏蔽双绞线．根据介 质的不同．P R O F I B U S 总线的拓扑结构分为电气接 口网络和光纤接口网络．对于长距离数据传输。电 气网络往往不能满足要求．而光纤网络可以满足长 距离数据传输并且保持高的传输速率。在强电磁干 扰的环境中光纤网络由于其良好的传输特性还可 以屏蔽干扰信号对整个网络的影响． 2 W I N C C 组态软件 P m 胁u s D P 相连．物理正确连接之外．W I N C C 和自 动化系统之间欲交换过程数据必须通过一定的通 讯驱动程序．通讯驱动程序有不同通道单元用于各 种通讯网络．河南豫龙水泥厂输送机监控系统中使 用S l M A l ’I CS 7P r o t o c o lS u i t e 通讯驱动程序．该驱动 程序用于将W I N C C 与S I M A l I CS 7 3 0 0 和S I M A T - I CS 7 4 0 0 自动化系统相链接．通道单元使用 P R O F I B U S 。本项目共建立了3 个P R O F I B U S 通道 单元．分别为主站、中间驱动分站和机尾分站，通过 这些通道单元．保证W I N C C 可同时与3 个站点的 P L C 之间交换过程数据。 W I N C C 组态软件主要实现主画面、分站设备 运行状态、操作【田．面、实时曲线、历史曲线、报警画 面及报表数据显示等监视功能。主画面通过动嘶和 实时数据生动直观地显示输送机的运行情况分站 设备运行状态I 田I 面则以指示灯形式直观地表示出 输送机沿线各分站相关设备的运行及故障状态操 作画面可对设备进行远程起、停控制、紧急停车和 故障复位等实时曲线、历史曲线、报警画面和报表 数据等分别以不同的方式监视系统过程数据．并可 定期归档存盘。 3 控制流程 本系统具有集控、自动和闭锁3 种工作方式。 集控当组成生产流水线时．本机按前后机的流程 要求自动开停．同时检测各个设备及保护传感器的 运行情况．并将其运行状态及故障情况以通讯方式 传输给主监控站自动由本机司机控制输送机开 停．所有保护均投入．P L C 按照设计好的软件流程自 动完成所有设备的启动和停止闭锁方式时系统处 于锁定状态．无法启动运行。带式输送机的启动和 停止流程见图3 和图4 。 W I N C C 是西门子公司的组态软件．通过 W I N C C 可以控制过程，请求来自过程中的数据，报 告过程中的意外状况，归档过程数据等。W I N C C 欲 实现其功能，首先需与控制系统之间建立连接，本 系统中W I N C C 与输送机控制系统之间通过 一2 0 6 一 图3 带式输送机启动流程 万方数据 第3 0 卷第1 2 期 2 0 0 9 年1 2 月 煤矿机械 C o a lM i n eM a c h i n e r y V 0 1 ．3 0 N o ．1 2 D e c ．2 0 0 9 基于S T E P N C 数控编程方法的研究 张礼兵。吴婷 安徽建筑工业学院机电学院。合肥2 3 0 6 0 1 摘要针对当前基于s 1 E P N C 数控技术的研究现状，分析了S T E P N C 模型结构和A P 2 0 3 文件格式．提出了根据C A D 三维模型数据文件，基于s T E P N C 数控程序生成过程由译码预处理、 特征识另I l 、工艺设置和s T E P N C 文件生成4 个模块组成，并对每个模块的关键技术进行了阐述。 通过三维C A D 模型实例生成S ，I E P - N C 数控程序。验证该方法的可行性。 关键词计算机辅助设计／计算机辅助制造；S T E P - N C ；数控编程；工艺设置 中图分类号T H l 6 6 ’r P 3 9 文献标志码A 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 9 1 2 0 2 0 7 一0 3 R e s e a r c ho fS T E P N CN u m e r i c a lC o n t r o lP r o g r a m m i n gM e t h o d Z I n N G L i 一砷唱，W UT i 哩 M e c h 蛐i c a l 蛐dE l e c t r i c a lE n 苗n e 甜n gC o Ⅱe g e ，A n h I l iA r { c h i t e c m r } eU n i v e 礴i t y ，H e f e i2 3 0 6 0 1 ，C h i 眦 A b s t r a c t I na U u s i o nt or e s e a r c ha c t u a l i 坶o ft h en u m e r i c a lc o n t r o lt e c h n o l o g yb a 眈do nS r r E P N C ，t h e I n o d e ls t r u c t u r eo fs 1 E P N Ca n df o m l a to fA P 2 0 3f i l ea r e 锄a l y z e d ．T h ep r o c e 8 s e so fc r e a t i n gN C p r o g r a mb a s e do nS T E P N Ci s m a d e 矗o mc o d i n gp r e t r e a t m e n t ，c h a r a c t e rr e c o g n i z i n g ，t e c h n i c ss e t t i n g a n dS 7 n e P N Cd o c u m e n tc r e a t i n gf 南mt I l e 瑚d e lo f3 DC A D ，a n dp i v o t a lt e c h n o l o g yo fe v e r ym o d e l a r ee x p o u n d e d ．F i n a u Y ，t } l ef e a s i b i l i t yo ft h eI n e t h o di sv a l i d a t e db ye x 咖p l eo f3 DC A Dm o d e l ． K e yw O r d s C A D ／C A M ；S T E P - N C ；N Cp r o 铲籼i n g ；t e c h n i cs e t t i n g 0 引言化、S T E P ．N C 控制器等的研究，对于S E P N C 数控 随着计算机技术和制造技术的发展．C A D ，程序生成的科学问题。国外主要有S T E P ‰l s 公司 C A M ／C A P P ／C N C 的信息集成是大势所趋。I S 0 6 9 8 3对s T E P N C 文件生成进行了较深入地研究。国内 传统的数控编程代码仅仅包含运动指令和辅助指有一些学者对S T E P ．N C 程序的生成也进行了一些 令，面向加工过程。不包含几何信息和工艺信息，只探索性地研究，但是大部分研究基本上是在国外 能使信息从C A M 向C N C 单向流动，而不能逆向流s T D e v e l o p e r 上进行二次开发。因此，在独立开发平 动．这种方式的编程接口完全制约了现代制造业的台上对s 1 E P N C 数控程序生成的研究有其非常重 发展。因此。现有I S 0 6 9 8 3 数控程序是实现C A D ，的意义和应用价值。 C A M ／C A P P ／C N C 集成的瓶颈。为了解决这个问题。 1s T E P - N C 模型结构 国际标准化组织正在制定C A X 与C N C 之间进行数S T E P 标准可以实现C A D 系统之间以及C A D 据交换的标准S T E P N C 。S T E P N C 已成为当前数和C A M 之间的信息传递和共享，通过s T E P N C 可 控技术的一个研究热点．主要集中对S T E P N C 文 以实现C A D ，C A M 与C N C 之间以及不同的C N C 之 件进行解释 S T E P N C 解释器 、S T E P N C 工艺优间的信息传递和共享。它们之间的表达关系如图l 图4 带式输送机停止流程 4 结语 通过现场总线P r o f i b u s D P 很好地解决了长距 离带式输送机监控系统中数据传输和数据交换的 问题．实际运行表明该系统设计合理．操作维护简 便．提高了长距离带式输送机的可靠性和效率。 参考文献 [ 1 ] 谭国俊．基于聊N C C 的主运带式输送机实时监控系统[ J ] ．煤炭 科学技术．2 0 0 6 9 l l ～1 4 ． [ 2 ] 崔坚，李佳．西门子工监网络通信指南[ M 】．北京机械工业出版 社．2 0 0 1 4 ． 作者简介樊秀芬 1 9 r 7 2 一 。女，内蒙古凉城人，工程师，2 0 0 3 年 毕业于辽宁工程技术大学控制理论与控制工程专业．现主要从事带 式输送机电控系统方面的研究．电子信箱f a Ⅱi u f e n 州l a i l ．c 帆 收稿日期2 0 0 9 0 6 2 9 2 0 7 万方数据 现场总线Profibus-DP在长距离带式输送机监控系统中的应用现场总线Profibus-DP在长距离带式输送机监控系统中的应用 刊名 煤矿机械 英文刊名COAL MINE MACHINERY 年，卷期2009,3012 被引用次数1次 参考文献2条参考文献2条 1.崔坚;李佳 西门子工业网络通信指南 2004 2.谭国俊 基于WINCC的主运带式输送机实时监控系统[期刊论文]-煤炭科学技术 200609 引证文献1条引证文献1条 1.刘继修 铝型材氧化着色生产线空压机组变频调速控制系统设计与实现[期刊论文]-机床电器 20112 本文链接