基于N：N 網絡的礦井提升機通訊設計

梁 波 侯媛彬 喬 琳

（1.寧夏工業職業學院，寧夏銀川753000 2.西安科技大學，陜西西安 710054）

礦井提升機是煤礦運輸的關鍵機電設備之一。礦井提升機電控系統的技術直接關系到煤礦的生產能力與每位下井礦工的生命安全。因此，努力提高礦井提升電控系統是我們追求的目標。隨著煤礦對礦井提升機自動化水平、提升能力的要求提高，對電控系統的改進提出了更高的要求。調速性能好且調速精度高，能頻繁的提升、下放物資、人員，制動、定位更精準，可靠性高等，成為目前對礦井提升機電氣傳動系統的要求。

本設計是根據靈新煤礦某采區對礦井提升機電控系統的要求，主要設備配置有智能型全數字主控臺、高壓換向電制動切換柜、可控硅動力制動電源柜、可控硅調速柜、高壓開關柜、輔助控制柜及附件。在此控制系統中，共應用了四臺PLC，分別是主控機PLC、監控機PLC、高壓換向電制動PLC、調速PLC。它們之間要進行控制信息的通信，實現互相控制。這就要將它們同時連接起來，組成PLC 的N:N 通信網絡。有了這個通信網絡，提升機的各個硬件配置之間的控制信息不用通過編程，只要通過N:N 網絡簡單的設置就可以自動鏈接，實現它們狀態和數據等控制信息的共享。

1 控制系統的構成

根據本課題礦井提升機的工作原理和控制要求，控制系統由PLC、三相繞線式電動機、制動泵、潤滑泵、彩色液晶顯示屏等組成。

采用RS-485 總線構成控制網絡，以主從式結構，主站（主控PLC）對從站（監控PLC、高壓換向電制動PLC、調速PLC）進行運行控制，即主控PLC 通過RS-485 總線與監控PLC、高壓換向電制動PLC、調速PLC 通信，完成對它們控制命令字寫入和實時運行狀態字讀取功能。主控PLC 與監控PLC 之間相互保護、相互監督，PLC接收軸編碼器送入的脈沖信號，經PLC 邏輯運算處理轉換成提升機鋼絲繩線速度和容器行程位置，形成各種操作信號、保護信號和按行程給定的速度給定曲線；高壓換向電制動PLC 采用雙斷點控制，采用RS-485 通訊方式接收主控PLC 的操作指令，完成工頻高壓電源與電制動電源的切換，以及提升機在工頻高壓電源下正、反向運轉的控制；調速PLC 與轉子金屬電阻配合使用，當提升機調速時，由主控PLC 發出信號，通過RS-485 通訊方式傳送至調速PLC，由調速PLC 直接驅動各級可控硅動作，以達到對電機轉子回路電阻的自動切換，實現電機啟動、調速、制動的目的。

2 N：N 網絡

三菱 FX 系列PLC 中的N:N 通信網絡是采用RS-485 的傳輸標準，N:N 網絡中，FX2N-485-BD 通信接口模塊是各個PLC 之間的連接的橋梁，最多可連接8個PLC。N:N 網絡中需要有一臺PLC 為主站，其他PLC 為從站 。

在本系統用4 臺FX2N 系列PLC 通過RS-485 通信模塊連接成一個N:N 網絡結構，如圖1 所示：主控機PLC 為主站，監控機PLC、高壓換向電制動PLC、調速柜PLC 為從站。

圖1 各站點PLC 的鏈接圖

N:N 網絡采用廣播方式進行通訊，網絡中每一站點都有一個鏈接存儲區，這個指定的存儲區由特殊輔助繼電器和數據寄存器組成 各PLC 站點向自己站點的鏈接存儲區發布數據，每個站點都可以看到該數據，即各站點的數據可供通過 PLC 鏈接起來的所有PLC 共享，且所有站點的數據都能同時完成更新。其他站點可以在共享的數據鏈接存儲區按需提取數據。

3 N：N 網絡通訊設計

本系統包含1個主站和3個從站，其中主控機PLC 為主站，站號為0；監控機PLC 為1 號從站，站號為1；高壓換向電制動柜的PLC 為2 號從站，站號為2；調速柜中的PLC 為3 號從站，站號為3。由于4 臺PLC 互相之間需要大量的數據交換，因此本系統將動態刷新模式選用模式 2。這樣,主控機：D0～D7//M1000～M1063；監 控 機：D10～D15// M1064～M1127；高壓換向電制動：D16～D23// M1128～M1191；調速柜：D24～D31//M1192～M1255，為這4 臺PLC 的共享數據寄存器和輔助繼電器的范圍.

主控機PLC（主站）的通訊參數設置如圖2 所示：

圖2 主控機PLC（主站）的通訊參數設置梯形圖

監控機PLC（1 號從站）的通訊參數設置如圖3 所示：

圖3 監控機PLC 的通訊參數設置梯形圖

其它兩個從站的控制程序與1 號從站控制程序類似，此處不再贅述。

網絡參數設置和網絡鏈接完成后，接通4個站點的電源，當各站通信板上的通信指示燈都出現閃爍，則說明該N:N 通信網絡組建成功。

4 結束語

該系統組建N:N 控制網絡后，能夠按照系統需求完成各項動作，連接方案簡單實用，可靠性高，響應速度快，有良好的性能價格比。

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[5]FX2N 系列微型可編程控制器使用手冊.西門子公司資料.2009

[6]FX 系列微型可編程控制器用戶手冊（通信篇）.西門子公司資料.2009