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摘 要：潘北矿副井绞车为JKMD多绳摩擦式新式立井绞车。电控系统主要由SIEMENS S7PLC逻辑控制系统、C30传动控制系统及ABB闸控系统组成。基于SIEMENS PLC网络的人机界面监控系统具备状态显示、故障监测、远方控制的功能，具有操作简单、控制可靠、维护方便等特点，为副井绞车的正常运行提供了可靠的保障。
关键词：SIEMENS S7 PLC；人机界面；PROFIBUS网络；MPI网络
一、系统概述
潘北矿提升系统采用的是新式多绳摩擦式立井绞车，在系统性能及安全性上相对淮南矿业集团老区提升系统有了更高的要求。并且新式绞车相对于老式绞车在系统的自动化、信息的集中化程度上都有了很大的提高。潘北矿副井绞车兼顾着上下人员、打排矸石、运送物件的功能，对于机电设备的运转情况要进行实时监控，出现故障能及时发现、排除。根据实际的安全、功能、工艺上的需求，潘北矿副井绞车采用PC的WINCC监控系统及触摸屏基于PROFIBUS DP网络、MPI网络，对于绞车的运转情况及各传感器、继电保护装置进行实时监控。
二、硬件配置
根据新式绞车电控系统的安全、功能、工艺上的需求，本系统硬件主要采用SIEMENS工控相关器件[1]，具体如下：
◆S7 400（414-2）PLC一台
◆S7 300（313C-2）PLC五台
◆上位机PC（集成CP5611数据卡）一台
◆MP370 TOUCH系列触摸屏一台
系统结构如图1所示：
上位机PC监控软件WINCC、触摸屏监控软件PROTOOL CS均为SIEMENS推出的组态软件平台，它们使用方便，可构造灵活的界面和强大的功能，可开发出较强的组合画面。
三、网络结构
本系统网络结构由两种方式构成：PROFIBUS DP网络[2]、MPI网络，网络结构图2：
PROFIBUS DP网络：绞车主控PLC（S7400系列）、车房信号PLC、井口信号PLC、井底信号PLC、井口操车控制PLC、井底操车控制PLC（均为S7300系列）通过PROFIBUS DP网络相连。三台信号PLC组成由车房信号PLC为主站，井底、井口两台信号PLC为智能从站的通信方式，设置以I20、O20为起始地址，字长20B的通信组态。具体如图3：
MPI网络：绞车主控PLC与车房信号PLC之间通过MPI网络构成通信。主控PLC与车房信号PLC之间通过全局数据的方式进行数据传输，其中主控PLC发送位为6B，接收位为15B。具体配置如图3所示：
本系统中，井底、井口各PLC通过DP网络将其所监视传感器、继电器状态传输给车房信号PLC，再由车房信号PLC通过全局数据的形式通过MPI网络传输给主PLC。这样在主PLC中既有通过I/O模块直接传输的信息，如轴承温度、阻容吸收柜状态等，也包含了井上下系统的状态，如操车传感器到位状态、液压站电机运转反馈状态等。
四、人机界面
本系统中人机界面主要由两部分组成：基于上位机PC的WINCC监控系统、井口MP370 TOUCH系列触摸屏监控系统[3]。人机界面主要包括了三层关系：第一为S7MPI网络与上位机之间通讯关系，用WINCC在线监视系统各部件的工作状态；第二为PROFIBUS DP网络与触摸屏之间通讯关系，主要用于井口自动化控制；第三为现场检测、执行元件，将现场设备的状态检测并传输给PLC，并由人机界面发出指令，PLC通过执行元件控制设备。工作关系如下图5所示：
基于上位机PC的WINCC监控系统：此系统在WIN2K系统环境下运行，通过CP5611数据卡连接MPI口与主PLC相连，通过组态软件WINCC5.1提供的驱动程序与主PLC进行数据通讯，这种方式使通讯程序与组态软件构成一个完整的系统，保证了系统高效率的运行。通过WINCC监控系统对系统可进行绞车运行状态显示、故障监视报警，并且对于所需记录的运行状态及报警都可以进行记录。
具体结构及相关功能如下：
（1）主画面：主画面中主要用于显示绞车运转状况，如速度、电流电压大小、电枢轴承温度等，为绞车司机正常开车提供了保障。
（2）辅助画面：包括了高低压柜运转状况、主控制柜中的继电器吸合状态、各种报警画面。
（3）状态曲线记录：针对绞车的运转情况，利用归档变量的形式对绞车的速度（包括测速机反馈速度、编码器计算速度）、电枢电流、磁场电流进行长期记录。
（4）报警记录：在此系统中利用WINCC报警记录归档的功能对绞车出现的各种故障进行归档记录。
井口MP370 TOUCH系列触摸屏监控系统：此系统采用带有RS485通讯口的MP370 TOUCH系列触摸屏，通过DP网络与主PLC相连，通过组态软件PROTOOL CS的驱动程序与主PLC进行通讯，其画面示例如图7所示：
主要结构及功能如下：
（1）主画面：主画面中主要用于显示绞车运转状况，其功能与上位机PC中的WINCC主画面功能大体相同。
（2）报警显示画面：包括紧急停车画面、事故停车画面、传动故障画面、事故报警画面，显示绞车主要是车房内设备的故障情况。
（3）远方控制画面：井口开车是潘北矿副井在系统自动化上方面的一个创新，在本系统中利用PROTOOL的按钮功能，对主PLC中的软件地址进行远方控制。再利用主PLC输出带动继电器的方式对车房内设备进行操作，主要实现高压柜的分合、励磁回路的分合、主回路快开的分合以及主风机的分合。
通过此系统可在井口对车房内的设备运转情况进行监控，并可以实现对车房设备的远方控制，为实现井口开车及车房的无人值守创造了条件。
五、总结
随着淮南矿业集团对新井建设要求的不断深化，新式绞车运行的可靠性，直接关系到矿井生产的安全和效益。潘北矿副井的基于SIEMENS PLC网络的人机界面监控系统在绞车中的应用为绞车的正常运转、故障的监测与处理提供了强有力的保障。本套系统的功能以其操作简单、控制可靠、控制精度高的特点。是老式绞车电控设备无法比拟的。本套系统在投入使用后，我副井绞车的技术人员又对其进行了不断的改进和完善，使之能完全符合副井高质量运转的要求。
参考文献：
［1］刘汉林.基于西门子PLC控制的变频器驱动系统在冶金原料吊车中的应用［J］工业控制计算机，2004，（03）.
［2］金家峰.PROFIBUS在电线电缆制造中的应用［J］工业控制计算机，2004，（02）.
［3］施晓红，佘龙华.SIMATIC PLC子网中的PROFIBUS-FDL服务的应用［J］工业控制计算机，2001，（06）.
关键词：SIEMENS S7 PLC；人机界面；PROFIBUS网络；MPI网络
一、系统概述
潘北矿提升系统采用的是新式多绳摩擦式立井绞车，在系统性能及安全性上相对淮南矿业集团老区提升系统有了更高的要求。并且新式绞车相对于老式绞车在系统的自动化、信息的集中化程度上都有了很大的提高。潘北矿副井绞车兼顾着上下人员、打排矸石、运送物件的功能，对于机电设备的运转情况要进行实时监控，出现故障能及时发现、排除。根据实际的安全、功能、工艺上的需求，潘北矿副井绞车采用PC的WINCC监控系统及触摸屏基于PROFIBUS DP网络、MPI网络，对于绞车的运转情况及各传感器、继电保护装置进行实时监控。
二、硬件配置
根据新式绞车电控系统的安全、功能、工艺上的需求，本系统硬件主要采用SIEMENS工控相关器件[1]，具体如下：
◆S7 400（414-2）PLC一台
◆S7 300（313C-2）PLC五台
◆上位机PC（集成CP5611数据卡）一台
◆MP370 TOUCH系列触摸屏一台
系统结构如图1所示：
上位机PC监控软件WINCC、触摸屏监控软件PROTOOL CS均为SIEMENS推出的组态软件平台，它们使用方便，可构造灵活的界面和强大的功能，可开发出较强的组合画面。
三、网络结构
本系统网络结构由两种方式构成：PROFIBUS DP网络[2]、MPI网络，网络结构图2：
PROFIBUS DP网络：绞车主控PLC（S7400系列）、车房信号PLC、井口信号PLC、井底信号PLC、井口操车控制PLC、井底操车控制PLC（均为S7300系列）通过PROFIBUS DP网络相连。三台信号PLC组成由车房信号PLC为主站，井底、井口两台信号PLC为智能从站的通信方式，设置以I20、O20为起始地址，字长20B的通信组态。具体如图3：
MPI网络：绞车主控PLC与车房信号PLC之间通过MPI网络构成通信。主控PLC与车房信号PLC之间通过全局数据的方式进行数据传输，其中主控PLC发送位为6B，接收位为15B。具体配置如图3所示：
本系统中，井底、井口各PLC通过DP网络将其所监视传感器、继电器状态传输给车房信号PLC，再由车房信号PLC通过全局数据的形式通过MPI网络传输给主PLC。这样在主PLC中既有通过I/O模块直接传输的信息，如轴承温度、阻容吸收柜状态等，也包含了井上下系统的状态，如操车传感器到位状态、液压站电机运转反馈状态等。
四、人机界面
本系统中人机界面主要由两部分组成：基于上位机PC的WINCC监控系统、井口MP370 TOUCH系列触摸屏监控系统[3]。人机界面主要包括了三层关系：第一为S7MPI网络与上位机之间通讯关系，用WINCC在线监视系统各部件的工作状态；第二为PROFIBUS DP网络与触摸屏之间通讯关系，主要用于井口自动化控制；第三为现场检测、执行元件，将现场设备的状态检测并传输给PLC，并由人机界面发出指令，PLC通过执行元件控制设备。工作关系如下图5所示：
基于上位机PC的WINCC监控系统：此系统在WIN2K系统环境下运行，通过CP5611数据卡连接MPI口与主PLC相连，通过组态软件WINCC5.1提供的驱动程序与主PLC进行数据通讯，这种方式使通讯程序与组态软件构成一个完整的系统，保证了系统高效率的运行。通过WINCC监控系统对系统可进行绞车运行状态显示、故障监视报警，并且对于所需记录的运行状态及报警都可以进行记录。
具体结构及相关功能如下：
（1）主画面：主画面中主要用于显示绞车运转状况，如速度、电流电压大小、电枢轴承温度等，为绞车司机正常开车提供了保障。
（2）辅助画面：包括了高低压柜运转状况、主控制柜中的继电器吸合状态、各种报警画面。
（3）状态曲线记录：针对绞车的运转情况，利用归档变量的形式对绞车的速度（包括测速机反馈速度、编码器计算速度）、电枢电流、磁场电流进行长期记录。
（4）报警记录：在此系统中利用WINCC报警记录归档的功能对绞车出现的各种故障进行归档记录。
井口MP370 TOUCH系列触摸屏监控系统：此系统采用带有RS485通讯口的MP370 TOUCH系列触摸屏，通过DP网络与主PLC相连，通过组态软件PROTOOL CS的驱动程序与主PLC进行通讯，其画面示例如图7所示：
主要结构及功能如下：
（1）主画面：主画面中主要用于显示绞车运转状况，其功能与上位机PC中的WINCC主画面功能大体相同。
（2）报警显示画面：包括紧急停车画面、事故停车画面、传动故障画面、事故报警画面，显示绞车主要是车房内设备的故障情况。
（3）远方控制画面：井口开车是潘北矿副井在系统自动化上方面的一个创新，在本系统中利用PROTOOL的按钮功能，对主PLC中的软件地址进行远方控制。再利用主PLC输出带动继电器的方式对车房内设备进行操作，主要实现高压柜的分合、励磁回路的分合、主回路快开的分合以及主风机的分合。
通过此系统可在井口对车房内的设备运转情况进行监控，并可以实现对车房设备的远方控制，为实现井口开车及车房的无人值守创造了条件。
五、总结
随着淮南矿业集团对新井建设要求的不断深化，新式绞车运行的可靠性，直接关系到矿井生产的安全和效益。潘北矿副井的基于SIEMENS PLC网络的人机界面监控系统在绞车中的应用为绞车的正常运转、故障的监测与处理提供了强有力的保障。本套系统的功能以其操作简单、控制可靠、控制精度高的特点。是老式绞车电控设备无法比拟的。本套系统在投入使用后，我副井绞车的技术人员又对其进行了不断的改进和完善，使之能完全符合副井高质量运转的要求。
参考文献：
［1］刘汉林.基于西门子PLC控制的变频器驱动系统在冶金原料吊车中的应用［J］工业控制计算机，2004，（03）.
［2］金家峰.PROFIBUS在电线电缆制造中的应用［J］工业控制计算机，2004，（02）.
［3］施晓红，佘龙华.SIMATIC PLC子网中的PROFIBUS-FDL服务的应用［J］工业控制计算机，2001，（06）.