带式输送机智能控制系统的设计

带式输送机智能控制系统的设计

【摘要】介绍了基于西门子200PLC的带式输送机智能控制系统。该系统的设计主要分为上位机，下位机以及上下位机之间的通信部分。系统上位机采用台湾维纶触摸屏MT6000作为友好人机界面，下位机选用西门子S7-226CPU作为控制核心，上位机与下位机采用主从式PPI协议组成通信网络。结果表明，该系统控制有效，功能全面，维护量小，成本低廉。

【关键词】S7-226CPU；维纶触摸屏MT6000；PPI通信

1 概述

随着煤矿机电自动化水平的不断提升，井下带式输送机的使用也越来越广泛，它是一种依靠摩擦驱动的连续动作式运输机械。在其运行过程中经常出现一些打滑、跑偏、堆煤、烟雾、超温等故障，对煤矿生产和安全产生了一定的影响。为避免这些故障的发生，带式输送机智能控制系统孕育而生。它不仅可以实时监控皮带机的运行状态，还可以在皮带出现故障时进行报警，并进行相应的动作，从而实现对皮带机的保护。带式输送机智能控制系统的应用，使皮带机有了可靠的保护。带式输送机智能控制系统具体功能如下：

1）具有速度保护、堆煤保护、跑偏保护、烟雾保护、温度保护、紧急停车、撕裂保护等保护功能；

2）具有在上位机上实时显示故障类型并在故障出现时及时报警功能；

3）具有将故障信息保存到U盘或打印报表，方便用户查询和管理；

为了满足以上的新要求，本文设计了一种基于S7-226CPU智能分站控制系统。该系统主要分为上位机、下位机以及上下位机之间的网络通信三部分。在该系统上可随时对带式输送机运行状况进行监控监测，并能随时发现和迅速处理故障，确保带式输送机安全可靠的运行。

2 下位机的设计

2.1 S7-200PLC介绍

下位机采用S7-226PLC作为控制核心。该CPU具有能够满足复杂技术任务的高性能套件PPI端口，增强的CPU与外部的通讯能力。另外，CPU自带24个数字量输入端口和16个数字量，并且扩展机架的扩展能力达到7个，大大提升了CPU的系统处理能力。可以根据系统实际需要，配置EM235（4路模拟量输入、1路模拟量输出）和EM232（2路模拟量输出模块）模块，CPU可结合各模块更好的对系统进行控制和处理。

2.2 下位机工作原理

下位机硬件电路框图如图1所示。S7-226CPU智能控制单元扩展有开关量、模拟量输入，将速度传感器、堆煤传感器、跑偏传感器、烟雾传感器等传感器信号接入EM235模块，S7-226CPU对采集过来的模拟量输入信号进行运算处理，对各传感器信号进行测量与控制，从而对带式输送机的运行状态进行监控。当检测到有故障出现时，S7-226CPU通过数字量输出模块输出控制信号，驱动继电器，作出一系列相应处理并及时报警。

图1 下位机硬件电路框图

3 上位机的设计

3.1 上位机的主要功能概述

本系统的上位机采用台湾维纶触摸屏MT6000进行软件设计。MT6000是一种性价比很高的HMI人机界面，组态功能强，画面效果良好。利用专用编程线可实现与S7-226CPU的连接，用户通过MT6000界面能更方便快捷的与应用程序进行交互。MT6000具有以下特点：

1）支持USB设备，比如U盘、USB鼠标、USB键盘、USB打印机等；

2）支持三组串口同时连接不同协议的设备，使应用更加灵活；

3）支持历史数据记录、故障报警等，可以将信息保存到U盘或SD卡里，并且可以转换为Excel文件，更加方便用户对数据信息的监测；

3.2 上位机工作原理

本系统上位机采用维纶触摸屏MT6000作为友好人机界面，实现了与S7-226CPU的串行通信。本系统中，利用S7-226CPU智能单元对数据进行实时采集处理及控制，同时将数据传送至上位机，上位机可实时显示带式输送机的运行状态信息，根据带式输送机不同的运行状态作出相应的处理，以确保带式输送机安全可靠的运行。

3.3 上位机的调试

图2所示为主画面。在主画面上可显示带式输送机实时速度、温度、张力等值，并可显示带式输送机当前的工作状态。

图2 系统主画面

图3为报警显示画面。当S7-226CPU检测到系统故障时，可在报警画面显示实时的故障信息，便于用户及时了解带式输送机故障信息并进行相应的处理，

更方便高效的完成用户对系统的管理。

图3 报警画面

4 上下位机之间的通信

上位机与下位机之间的通信协议：本系统中要实现S7-226CPU与维纶触摸屏MT6000之间的串口通讯，该通讯遵循PPI通讯协议。西门子PPI（Point to Point）通讯协议采用主从式通讯方式，一次读写操作的步骤包括：首先上位机发出读写命令，S7-226CPU作出接受正确的响应，上位机接收到此响应后则发出缺人申请命令，S7-226CPU智能单元则完成正确的读写响应，回应给上位机数据，这样收发两次数据，完成一次数据的读写。

5 总结

本系统是集检测、控制和管理为一体的智能分站控制系统，采用主从式PPI 通信方式，完成上下位机之间的通信，S7-226CPU完成数据处理和控制任务，同时将数据传输给上位机；上位机则将这些数据显示并可打印报表输出，更加方便用户对系统的监控和管理。结果表明，本系统的设计顺应了煤矿井下机电自动化的发展方向，具有很好的应用前景。

参考文献：

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[2]刘和平，邓力，江渝.等.西门子200PLC控制应用[M].北京航空航天大学出版社，2006.

[3]崔坚，李佳.西门子工业网络通讯指南[M].机械工业出版社，2004（9）.