S7-400 PLC 在副井提升机上的应用

  
摘 要
顾桥矿副井提升机控制系统是本矿生产系统中的重要系统，它的安全性、可靠性、稳定性和先进性的好坏，对煤矿的安全生产将产生重大影响。尤其在提运人员时不允许有任何的差错，必须做到万无一失。
淮南顾桥矿是一座现代化矿井，目标是装备现代化、系统自动化、管理信息化。基于以上要求，过去老的系统都是几个子系统相互独立，它已不能满足我们的需要。现在本矿副井提升机控制系统通过S7-400 PLC将几个子系统有机地融合为一体，可实现相互联网控制和通讯。它主要有四大部分组成：S7-400 PLC主控制系统、C30传动控制系统、信号系统、ABB液压控制系统，其中控制系统有3个公司的产品，通讯方式有3种，为了系统之间的信启、相互通讯和控制及信息的上传，担负着系统的控制和信息传送的主控机西门子S7-400 PLC是主站，其他子系统有Panel 235从站（内装ABB AC70 PLC与S7-400 PLC通讯变换网卡PP10/PP20）、C30从站、信号系统S7-300 PLC 3个，其中车房PLC在信号系统中是主站，井上、下口PLC是从站。下面对主控制系统S7-400 PLC各相关的部分具体阐述。
1 主控系统的主要功能
主控制系统选用S7-400 PLC。其输入、输出信号及通讯功能如下：
主处理器模块414-2DP CPU执行网络上子系统之间的数据传输处理和执行主控用户程序，根据工艺要求完成控制系统的动作过程及子系统的相互通讯和数据传送，主控系统与子系统（信号控制系统、ABB液压控制系统）的通讯方式是PROFIBLUS。
高速计数模块FM 450-1接收来自主轴的编码器信号用于深度指示及速度比较等。
通讯模块IBS S7 400 DSC／I-T主要担负主控S7-400 PLC与传动控制系统C30通讯，其通讯方式是INTERBUS。
数字量输入模块421接收系统的正常工作所需各开关及传感器的工作位置（ON/OFF）、按钮、井筒开关的工作状态监测、故障状态信号等；如高压（10KV）电源系统的各开关的状态信号，高压分、合闸；变压器的温度报警信号；快开及风机的分、合闸；井筒开关检测罐笼的过卷、后备过卷、停车点1、停车点2、2m/s监视、减速点（校正点）；220V控制电源监视、110V控制电源监视、电枢回路整流桥交流侧阻容吸收器1正常、电枢回路整流桥直流侧阻容吸收器2正常；井筒开关绝缘监视、电枢对地绝缘监视、磁场对地绝缘监视、过卷复位、复位、无紧停、快上、快下、慢上、慢下、提人、提物、下长材、检修；司机操作台的事故停车、紧急停止、事故音响解除、灯测试、闸试验、手动、半自动、半自动开车、允许井口开车、整流桥1半载、整流桥2半载、速度1、速度2、速度3、速度4、远控（井口开车）、近控、允许开车；井口操作台的自动、允许开车、手动、启动、停止。
模拟量输入模块431接受现场温度传感器的PT100电阻信号：提升机的主轴温度、主电机的温度、天轮温度等。
数字量输出模块422控制继电器柜内的继电器去分别控制相关的部件及子系统，如高压开关柜的合、分闸，系统的运行操作及下长材、减速音响、紧停音响、自动/手动、制动、PLC紧停、整流桥1半载、整流桥2半载等运行及故障显示等，C30系统的运行与停止，ABB液压控制系统的工作与停止等数字量输出信号。
通讯：主控制系统S7-400 PLC同时与C30系统通讯、ABB AC70 PLC通讯、信号系统S7-300 PLC主站通讯，通过上位机监视系统的运行情况，同时将数据通过PROFIBUS传送到S7-300PLC通过MPI网卡5611将信息传送到上位机通过WinCC组态，显示系统的运行、故障报警及显示、各种系统运行曲线的归档及显示等，同时所有控制系统的信息可通过上井口的信号系统PLC机架上的CP343工业以太网卡将信息上传到信息中心。
如果遇到紧急情况，控制系统根据具体工况调用相关的已编好的子程序工作，可实现快速、可靠动作，不会对设备和人员造成任何的伤害。可进行过程监控，报警，系统具有自动监测，自诊断功能。PROFIBUS通讯电缆、温度传感器、编码器具有断线诊断功能；维护方便。软件功能丰富强大，具有控制系统硬件的监控和系统运行在线监控、参数的监测和在线程序修改。如当某一子系统或器件有问题，系统可判断某系统或器件有问题，上位机有提示同时模块上有红色的LED亮。只要维修工到现场查看，按系统提示的位置去检查，很容易找到问题所在，从而提高维修效率，减少停机时间。
2 硬件系统及通讯
系统硬件由主控制单元西门子的S7-400系列的电源PS407模块、414-2DP CPU模块，通讯模块IBS S7 400 DSC/I-T、2块模拟量输入模块431（PTl00）、3块数字量输入模块421，1块数字量输出模块422，1块高速计数模块450-1、1块UR1 17槽机架等组成。
本系统主要是PROFIBUS-DP通讯是一个主站依次轮询从站的通讯方式，该方式称为MS（Master-Slave）模式。从站之间是基于PROFIBUS-DP协议的DX（Direct date exchange）通讯模式是在主站轮寻从站时，从站除了将数据发送主站外，同时还将数据发送给在SETP7中组态的其他从站（信号系统的井上、下口之间通讯是DX模式），同时兼有INTERBUS和MODULEBUS通讯。网络模拟图如图1所示。
编程软件选用SETP7 V5.2，组态软件为WinCC 6.O。
3 结束语
系统集多种通讯方式为一体，将不同公司系统的信息在系统中相互畅通无阻的传输，具有完善的硬件和软件保护功能，同时给我们用户预留二次开发的设备资源，对今后提升机控制系统的更新改造升级大有好处，主控制系统与子控制系统之间实现相互冗余控制，系统运行的关键数据各系统之间相互比较与矫正（如罐笼的位置即深度和速度等），为系统的安全可靠地运行提供有力的保障。