1、問(wèn)題的提出
新莊孜煤礦北部的暗主斜井、暗主轉(zhuǎn)載井帶式輸送機(jī)分別處在不同的巷道中，相距很遠(yuǎn)，為對(duì)電控系統(tǒng)的技術(shù)改造除了要求具備集中控制、就地控制、聯(lián)鎖控制外，還要兼顧以后數(shù)字化礦井建設(shè)的需要，必須預(yù)留相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口。而單純采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化的控制網(wǎng)路，將會(huì)導(dǎo)無(wú)法兼容目前已有的其他控制系統(tǒng)，并且會(huì)有大量的現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)工作，容易出現(xiàn)故障。同時(shí)，暗主斜井采用CST驅(qū)動(dòng)，它采用DH+通訊協(xié)議，將來(lái)CST的監(jiān)控信息必須也能傳到井上調(diào)度網(wǎng)絡(luò)。綜合考慮以上因素以及性?xún)r(jià)比因素，采用西門(mén)子STEP 7系列PLC構(gòu)建帶有工業(yè)以太網(wǎng)接口的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)滿(mǎn)足了實(shí)際的需求。
改造后的北部暗主斜井、晴主轉(zhuǎn)載井帶式輸送機(jī)布置如圖1所示。
2、控制系統(tǒng)
(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
北部暗主斜井、暗土轉(zhuǎn)載井電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖2所示：
1)暗主斜井控制系統(tǒng)
暗主斜井PLC控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-300系列作為控制核心，其CPU模塊采用CPU-315-2DP，主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量信號(hào)以及現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)進(jìn)行快速處理。控制系統(tǒng)預(yù)留了Profibus -DP通訊口，易于通過(guò)構(gòu)建Profibus- DP總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)本地控制系統(tǒng)的擴(kuò)容，使控制系統(tǒng)易于擴(kuò)展。同時(shí)，考慮到要和CST控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)交換，故通過(guò)將總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊插入到CST控制系統(tǒng)空余的插槽中，利用總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)DH+網(wǎng)絡(luò)和Profibus - DP網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫轉(zhuǎn)換，提高該控制系統(tǒng)的兼容性。
2)暗主轉(zhuǎn)載井控制系統(tǒng)
2#轉(zhuǎn)載CPU模塊采用CPU-314構(gòu)建帶有Profibus - DP網(wǎng)絡(luò)接口的控制系統(tǒng)，1#轉(zhuǎn)載采用S7-226構(gòu)建帶有Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)接口的控制系統(tǒng)。帶式輸送機(jī)均通過(guò)Profibus - DP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)每個(gè)電控系統(tǒng)的擴(kuò)充，提高了整個(gè)北部帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)的擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了集中控制、聯(lián)鎖控制、就地控制。
(2)主要特點(diǎn)
1)增加暗煤倉(cāng)的半倉(cāng)煤位報(bào)警和滿(mǎn)倉(cāng)煤位保護(hù)
主要足實(shí)現(xiàn)合理控制煤流，減少皮帶機(jī)過(guò)載運(yùn)行的現(xiàn)象，提高暗主斜井電控系統(tǒng)的安全性。
2)增加防爆觸摸屏
為便子操作員實(shí)時(shí)監(jiān)控帶式輸送機(jī)的運(yùn)行情況，在本安操作臺(tái)上增加了12″防爆觸摸屏，充分利用觸摸屏的D腳本工具，實(shí)現(xiàn)用本安按鈕代替人點(diǎn)擊觸摸屏的動(dòng)作，便于實(shí)現(xiàn)顯示畫(huà)面的翻頁(yè)、控制按鈕的動(dòng)作操作，解決了觸摸屏無(wú)法在煤礦井下高瓦斯危險(xiǎn)環(huán)境下使用的難題�？紤]到暗主斜井電控系統(tǒng)在整個(gè)北部運(yùn)輸系統(tǒng)的重要性，選用的觸摸屏帶有模擬攝像機(jī)接口，可以直接連接現(xiàn)有的防爆攝像機(jī)對(duì)暗主斜井重要地方進(jìn)行視頻監(jiān)視，極大地方便了操作員及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，防患以未然。防爆觸摸屏本身自帶的以太網(wǎng)接口，可以直接并入到以后井下數(shù)字化控制網(wǎng)絡(luò)中，可以直接將觸摸屏上的所有顯示內(nèi)容通過(guò)預(yù)鋪中的單模光纖發(fā)送到井上調(diào)度網(wǎng)絡(luò)中，提高了北部帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
3)預(yù)留防爆工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)
考慮到建設(shè)數(shù)字化礦井的需要，在北部帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)里，預(yù)留了防爆工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，PLC控制系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)模塊與交換機(jī)相連，利用預(yù)鋪中的單模光纖作為傳輸介質(zhì)，使北部三個(gè)電控系統(tǒng)利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)嵌入到以后的井下數(shù)字化控制網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制的需求。
3、軟件設(shè)計(jì)
主要包括PLC軟件和觸摸屏軟件。由于PLC控制系統(tǒng)采用Direct方式與防爆觸摸屏進(jìn)行通訊，因此在編制PLC控制軟件時(shí)要結(jié)合觸摸屏使用方式綜合考慮。
(1) PLC控制軟件采用模塊化設(shè)計(jì)
分為集中控制系統(tǒng)、聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、就地控制系統(tǒng)、保護(hù)及故障顯示系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。模塊化的設(shè)計(jì)不僅使PLC控制系統(tǒng)維護(hù)方便，而且提高了控制系統(tǒng)的可靠性。
(2)觸摸屏軟件
在編制PLC軟件時(shí)，單獨(dú)開(kāi)辟了一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于與觸摸屏通訊的數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)容量>20，數(shù)據(jù)類(lèi)型為WORD。由于PLC電控系統(tǒng)需要監(jiān)視眾多畫(huà)面，故觸摸屏設(shè)計(jì)采用多畫(huà)面設(shè)計(jì)，便于編輯和現(xiàn)場(chǎng)操作，主要有：Logo畫(huà)面、監(jiān)視畫(huà)而、CST狀態(tài)參數(shù)、電機(jī)狀態(tài)參數(shù)、皮帶綜合保護(hù)及操作說(shuō)明等畫(huà)面。通過(guò)充分發(fā)揮觸摸屏強(qiáng)大的D腳本語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了每次按動(dòng)本安操作臺(tái)上人性化設(shè)計(jì)的按鈕對(duì)同畫(huà)面的切換。每按動(dòng)一次按鈕，在圖3畫(huà)面上自動(dòng)實(shí)現(xiàn)切換到不同的控制按鈕，從而實(shí)現(xiàn)不同的控制任務(wù)，畫(huà)面切換快捷又易于操作。
4、結(jié)語(yǔ)
(1)西門(mén)子PLC在帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)改造中的應(yīng)用，不僅具有較好的兼容性，而且可以達(dá)到穩(wěn)定可靠的性能，性?xún)r(jià)比較高。同時(shí)結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，使該系統(tǒng)很容易嵌入到數(shù)字化控制網(wǎng)絡(luò)中。該系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn)多臺(tái)群控，具有廣闊的應(yīng)用前景。
(2)本系統(tǒng)已于2005年10月份在新莊孜煤礦后續(xù)南部帶式輸送機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)改造中投入運(yùn)行，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)的需求，目前南部電氣系統(tǒng)改造任務(wù)正在進(jìn)一步實(shí)施中。
