平面長距離轉彎膠帶機自動化控制

（北方重工集團裝卸設備分公司，遼寧 沈陽 110860）

平面長距離轉彎膠帶機自動化控制

周 淳

（北方重工集團裝卸設備分公司，遼寧 沈陽 110860）

本研究通過S7-200、ET200M，分布式I/O作為控制系統(tǒng)的分站，采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線實現(xiàn)單機10公里長距離水平轉彎膠帶機自動化控制。

PROFIBUS現(xiàn)場總線；分布式I/O；光纖網(wǎng)絡傳輸

一、概述

散料機械是最常用的大宗散裝存儲與運輸機械。廣泛應用在工業(yè)、農業(yè)。散料機械應用最多的領域為各大港口、發(fā)電廠、各大冶金鋼廠、水泥廠、糧食等行業(yè)用于運輸儲存煤炭、礦石 、水泥、糧食等散狀物料。而膠帶機是散料機械中最為常用的運輸機械。

以蕪湖海螺水泥廠兩條長距離水平轉彎膠帶機為例：兩條膠帶機平行布置。單機距離長，現(xiàn)場控制設備多并且分布范圍廣，每50米一個拉繩開關，250米一對跑偏開關，保護開關數(shù)量多，沿線線性均勻分布，驅動多且位置分散，每條膠帶由頭、中、尾三套驅動裝置組成，每套驅動都由一臺6000V高壓電機、一臺液體粘性軟啟動器、一臺SEW減速機組成。每條膠帶機的頭部驅動還有液壓張緊裝置，尾部都有一套盤式抱閘制動器。熟料膠帶的三個轉運站內有一套除塵系統(tǒng)，每套除塵系統(tǒng)都由電除塵器、空氣壓縮機、除塵風機組成。

二、研究、背景

由于兩條膠帶并行，沿膠帶機設有三個配電站：1#配電站位于廠區(qū)，2#配電站位于膠帶機中部，3#配電站位于碼頭，整個供電系統(tǒng)采用6000v分別由廠區(qū)和碼頭總降供電。每個配電站內都有進線柜、變壓器柜、電機出線柜、直流屏組成。整個系統(tǒng)控制點多，系統(tǒng)龐大，功能復雜。

三、控制方案

如果采用傳統(tǒng)的控制方案，采集大量現(xiàn)場控制信號、信號連接線，需要大量電纜，系統(tǒng)繁瑣、采購費用大。PROFIBUS網(wǎng)絡的現(xiàn)場總線技術，可以降低成本，使系統(tǒng)易于監(jiān)控和維護。PROFIBUS網(wǎng)絡協(xié)議，是一個比較常見的通訊協(xié)議。目前世界上多數(shù)自動化技術生產(chǎn)廠家都為它們的自動化設備提供PROFIBUS通信接口。PROFIBUS網(wǎng)絡已經(jīng)廣泛地應用于加工制造、過程控制和樓宇自動化，是一項成熟技術。PROFIBUS網(wǎng)絡中最常用的通信協(xié)議類型是PROFIBUSDP 。為了節(jié)約投資，將兩條并行的長距離膠帶機統(tǒng)一納入一個控制系統(tǒng)，由一個PLC完成兩條皮帶機的控制功能，將膠帶機沿線的各種保護和控制信號接入控制系統(tǒng)，液壓張緊裝置、液體粘性軟啟動器、盤式抱閘制動器，控制系統(tǒng)采用西門子的S7-200可編程控制器，通過EM200模塊將其納入到PROFIBUS主網(wǎng)絡系統(tǒng)中。

四、控制系統(tǒng)的組成及網(wǎng)絡布局

本套控制系統(tǒng)采用西門子S7-319-3PN/DPCPU作為1號主控站，是該系統(tǒng)的核心部分，通過該端口用多模光纖、PROFIBUSDP總線將主站CPU、主站觸摸屏和膠帶沿線上的ET200M分站、液粘、盤閘S7-200控制站連在一起，形成一個PROFIBUSDP網(wǎng)絡，實現(xiàn)信息、指令在各個站點上的傳送和接收，沿膠帶每隔500米設置ET200控制分站，每臺電機驅動站設置S7-200粘性控制站，每條膠帶的尾部設置一臺S7-200盤閘控制站，整套控制系統(tǒng)有一個主站和30個分站。

五、網(wǎng)絡組態(tài)及參數(shù)設置

1組態(tài)主站

所需硬件為：

（1）S7-319-3PN/DP CPU

（2）MPICP5611

（3）30個ET200M接 口 模 塊IM153-2及輸入輸出模塊

（4）PROFIBUS總線連接器及電纜

通過西門STEP7軟件把S7-319-3PN/DP CPU （主站）所有硬件按照順序進行組態(tài)，進行相應參數(shù)設置，如波特率、行規(guī)。然后在DP屬性設置對話框中，選擇操作模式為DP主站。

2組態(tài)從站：

在硬件組態(tài)窗口中，打開硬件配置目錄，PROFIBUSDP總線上依次插入30個ET200從站和EM277組成的S7-200從站。這時彈出DP從站連接屬性對話框，選擇所要連接從站后，點擊“Connect”按鈕確認。本項目有多個從站存在，要一一連接，選擇操作模式為DP從站。

3定義站通訊接口區(qū)

打開I/O通訊接口區(qū)屬性設置窗口，按鈕新建一行通信接口區(qū)，可以看到當前組態(tài)模式為主從，注意此時只能對本地進行數(shù)據(jù)區(qū)的配置。A選擇“Input”對應輸入?yún)^(qū)，“Output”對應輸出區(qū)。設置通信數(shù)據(jù)區(qū)的起地址。

設置通信區(qū)域的大小、通信字符類型。選擇在UINT中定義的數(shù)據(jù)格式發(fā)送。如果通信數(shù)據(jù)大于4個字節(jié)時，應用SFC14，SFC15。設置完成后點擊“Apply”按鈕確認。

同樣可根據(jù)實際通信數(shù)據(jù)建立若干行，但最大不能超過244字節(jié)。設置完成后可在配置窗口看到這兩個通信接口區(qū)，設置主站的通信接口區(qū)從站的輸出區(qū)與主站的輸入?yún)^(qū)對應，從站的輸入?yún)^(qū)與主站的輸出區(qū)對應。

4 S7-200從站的組態(tài)

S7-300與S7-200進 行Profibus DP通訊，需要EM277通訊模塊硬件使得兩者建立聯(lián)系組態(tài)組態(tài)地址相一致。注：在S7-200系統(tǒng)中不需要對通訊進行組態(tài)和編程，只需要將要進行通訊的數(shù)據(jù)整理存放在V存儲區(qū)，在S7-300中組態(tài)EM277的硬件I/O地址與此V存儲區(qū)相對應就可以了。確認上述設置后，編譯無誤后即完成主從通信組態(tài)配置。

5系統(tǒng)特點

（1）系統(tǒng)設計更加方便，緊湊型、一體化的設計，低成本的現(xiàn)場解決方案。維護簡單，端子模塊上所有的I/O通道都支持短路保護和過載保護，同時可以通進行遠程監(jiān)控，都為日后設備維護帶來極大的便利。

（2）組態(tài)、調試簡單，系統(tǒng)控制費用大幅降低。在長距離膠帶機控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場總線提高了信號傳送精度，最大限度抗干擾和減少壓降。增強現(xiàn)場控制靈活性。

結語

隨著可編程控制器（PLC）及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，現(xiàn)場總線的應用日益廣泛，使整個系統(tǒng)的工程費用、裝配費用、硬件成本、設備調試和維修成本大幅度，提高了設備連續(xù)運行的時間，物料輸送的工作效率也極大提高，使生產(chǎn)管理上了一個新臺階。

[1]西門子大中型自動化產(chǎn)品樣本[Z]，2012，09.

[2]西門子工業(yè)網(wǎng)絡通訊指南（上冊）[M]，2005，01.

TV53 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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