基于S7-1200PLC和KlNGVlEW的礦井排水泵監控系統設計

胡天讓

（甘肅畜牧工程職業技術學院，甘肅 武威 733006）

礦井排水系統可靠運行是保證礦井安全生產的基礎。目前，許多礦井的排水系統電路是以繼電控制器電路為主，電路結構復雜、故障率高、可靠性差，操作人員的工作強度大。為了切實提高礦井排水系統的可靠性，減輕操作人員的工作負荷，設計由PLC為主要控制器的控制系統意義重大[1]。西門子公司最新研發的新一代小型控制器S7-1200系列PLC以其強大的數據處理能力高效便捷的通信方式迅速在自動化領域得到廣泛的應用。

1 系統硬件設計

1.1 系統功能分析

系統的下位機主要功能是根據礦井中水量的多少及時控制與調整水泵的起停操作并且控制水泵的運行狀態。除此系統還需要具備故障模式下的手動調節控制等功能[2]。系統的上位機主要功能是水泵運行的狀態信息與遠程監視控制設備的運行狀態。

1.2 系統主要器件選型

此系統的主要核心器件是S7-1200PLC，結合系統的硬件的數字量輸出輸入端口和模擬量的輸出輸入端口以，故系統硬件選擇以CPU1214C AC/DC/RLY為核心控制器，此控制器本體有14路輸入10路輸出。

1.3 系統通訊選擇

S7-1200PLC通訊的最大優點就是其本體上集成了一個非常實用的PROFINET通信接口，支持基于TCP/IP的通信和以太網標準。S7-1200PLC的PROFINET接口有兩種網絡連接方法：網絡連接和直接連接。直接連接S7-1200PLC只能與一臺編程設備或者HMI實現通信。由于此系統中S7-1200PLC與多臺設備連接，故只能采用網絡連接。網絡連接需要使用以太網交換機來實現，西門子公司的CSM1277模塊是由4口交換機組成的。系統的整體硬件結構如下圖1所示。

圖1 系統硬件結構組成框圖

2 軟件設計

礦井排水監控系統軟件設計部分主要包括上位機系統軟件部分和下位機軟件部分設計。

2.1 下位機軟件部分設計

S7-1200PLC的編程環境是STEP7 Basic V10.5，內部集成了WICC flexible Basic，提供了組建常用工業控制工程的組態框架，可以對S7-1200PLC和HMI精簡系列面板進行高效組態。

通過組態硬件設備及網絡可以很便捷的搭建礦井排水系統的整個硬件系統，其組態具有可視化等優點，并且可以在線監視項目、查看設備的屬性，修改系統和時鐘存貯器并且可以調用變量存貯器。軟件提供了豐富的調試和診斷工具，可以使用監視表格等。

圖2 礦井排水泵監控系統

下位機主要采集的信號由系統的啟動/停止信號以及礦井水位的高低信號、泵的故障信號等，以數字量信號為主，可以借用經驗法等傳統方法進行編程。輸出信號為驅動各接觸器的數字信號，主要是完成對交流接觸器的控制以及各種狀態信號指示。

2.2 上位機軟件部分設計

上位機軟件主要由KINGVIEW開發。KINGVIEW是北京亞控公司開發的一款功能強大易于操作的工業控制通用監控軟件。在此系統中主要監視的信號有礦井下兩臺泵的運行狀況，以及操作信號指示等，主要由本地/遠程操作信號、自動/手動操作模式確認信號、一號泵、二號泵工作狀態指示等信號組成，如圖2所示。

3 結語

基于S7-1200PLC和KINGVIEW的礦井排水泵監控系統，以S7-1200PLC作為核心控制單元，具有可靠性高、故障率低等顯著優勢。通過KINVGIEW組態軟件可遠程控制礦井抽水泵的運行狀態極大的提高了礦井排水系統的工作效率。現場測試情況表明，系統穩定性高可靠性強達到了預期的設計目標。