基于PLC在煤礦控制系統中的應用

中圖分類號：TD 文獻標識碼：A 文章編號：1008—925X（2012）10—0107—01

摘要：本文通過PLC對煤礦控制系統的設計，探討了PLC在煤礦控制系統中的應用，其中包括PLC系統硬件的配置以及圖形監控界面設計，并給出控制界面圖，對PLC在控制系統中的應用具有一定的實踐指導意義。

關鍵詞：PLC 煤礦 界面 控制

1、前言

PLC因為具有結構緊湊，擴展性好，價格低，指令強大等優點，在開關量控制系統中具有很強的優勢，所以它在工業生產中得到了越來越廣泛的應用。但PLC的缺點在于自身不具備顯示功能，所以將工控現場的PLC與計算機結合起來應用是最為常見的辦法。由其在計算機當中應用WinCC軟件，利用WinCC強大的接口功能和人機界面，用低廉的價格使用豐富的應用軟件從而實現管控一體化，以然成為集中監控領域的主流發展趨勢。所以，在本文中從站PLC與主站WinCC的通訊是系統實現的關鍵技術環節。

2、PLC系統硬件配置

硬件配置是應用STEP 7進行PLC開發的一個重要的方法。STEP 7平臺的硬件配置方法就是通過軟件模擬所需的PLC硬件系統，將PLC的處理器、供電電源、輸入輸出信號模塊和其它功能模塊等硬件資源配置于相應的系統中，在模擬的過程中對PLC硬件參數進行設置和調整。當設計人員需要對模塊的參數或地址進行修改、將其它的外圍設備設連接到系統主站、設置系統的通訊參數時都可以通過硬件配置進行模擬。而網絡控制系統的一大特點是通過采用現場總線技，將控制模塊放或其它分布式設備從站連接到系統主站，主站與從站，從站與從站之間通過總線進行數據傳輸。在本項目中控制系統從站采用西門子的ET 200M IM 153作為DP系統主站到下位機S7 300 PLC 從站的CPU 313—2DP集成DP接口，將ET 200M作為DP從站掛到PROFIBUS—DP總線上，配過程中要正確設置從站地址和添加信號處理模塊。

3、WinCC圖形監控界面設計

首先對圖形監控界面進行設計，WinCC提供了很多種圖形對象應用于監控界面的設計，基本圖形對象有可以記錄標簽，報警信息和曲線以用于顯示的應用程序窗口、OLE控件控件，滾動條控件，按鈕控件，單選按鈕控件等，圖形庫具有多種特殊圖形對象，如馬達點擊，生產流水線、漏斗，閥門等。上位機通過WinCC可以對設備和工藝流程的任何事件進行動態描述，其實現方法包括：PLC輸入輸出點直接與標簽控件鏈接，生成動態對話框，事件觸發連接、通過C語言編程方法連接等，通過這些方法可以設計出適合采礦集中監控系統的監控界面。

直接與設備標簽鏈接的方式最為簡單，這種方式使被測控對象的屬性與所選標簽變量的值始終保持統一，如將一個對象的輸入/輸出值與標簽變量直接鏈接，那么在WinCC啟動運行以后會立刻在輸入/輸出域中將顯示設備變量的當前值，而在該輸入/輸出域中的設備變量值也會被送給標簽變量。動態對話框可以根據數據處理表達式的值來改變被控設備的屬性，動態對話框提供了模擬量類型、位類型、布爾類型、直接賦值四種類型的控制方式，模擬量類型將某模擬量值劃分為多個區間，然后定義表達式的值在某個范圍內對象的取值[2]。位類型使用戶根據一個數據指定位的狀態來控制設備的屬性或動作，如用一個十六位二進制數據中的四位控制場內四臺電機的啟動/停止操作，如果其中某一位為“1”，則指定的電機啟動運轉，反之為“0”的話則停止運轉；布爾類型用于備開關量的控制，因為布爾表達式只有“0”或“1”兩種取值，所以可以在命令按鈕的啟停控制操作中應用；直接賦值是將表達式的值直接發送給控制設備，或從設備直接讀取運行數據。C語言編程主要用于要實現的較為復雜的控制算法和邏輯功能。事件觸發操作的鏈接方法除了可讓設備變量的值在運行狀態下按要求動態變化外，還可在指定的事件發生時執行的用戶要求的操作，如報警、保護等功能。

通過以上所闡述的方法，最終生成一個煤礦集中控制系統的監視界面，監控界面包括系統運行主界面、故障報警顯示界面、煤礦設備運行監視、流程說明界面，用戶可以通過點擊監控界面下方的界面跳轉按鈕，切換界面。系統主界面用來實時監控煤礦各設備的當前運行情況；故障報警界面用來顯示當前報警情況和記錄存儲報警時間與事件；設備運行監視界面用來記錄指定時間段內各設備的運行狀況；流程說明和幫助界面用來對初級操作員熟悉系統時使用。

背景畫面右上角為控制方式顯示框，與PLC柜上的控制方式轉換開關狀態一致，分別顯示“集控自動”、“集控單機”及“就地控制”。背景畫面中“起動過程”指示燈變為黃色，表示起動過程已經開始；“停止00000000000000過程”指示燈變為藍色，表示現場設備正在停車；“運行”指示燈變為綠色，表示現場設備正常運行；“故障”指示燈閃爍紅色，表示出現故障。在集控自動方式下，可以通過操作背景畫面中的“起動”和“停止”按鈕來控制現場設備起停[52]。

起車前必須先按“信號”按鈕報警，按下“信號”按鈕后，所有就地控制箱中的蜂鳴器響。當故障出現時，需按桌面上“故障復位”按鈕，才能解除故障燈閃爍，重新開車。在集控單機方式下，可以通過操作主運行畫面中各設備旁的按鈕來實現單機起停。按下單機按鈕后，按鈕顏色由灰色變為綠色，表示控制信號已發出，現場設備起動；再次按單機按鈕，按鈕顏色由綠色變為灰色，表示停車信號發出，現場設備停車。

4、結論

本章對基于PLC采礦集中控制系統的PLC硬件配置進行了描述，對采用以太網控制的PLC集中監控系統的WinCC開發過程進行了詳細的闡述，并給出了最終監控界面和操作過程。

參考文獻：

[1] 趙先新，曹學軍.SIEMENS S7 系統工業通訊網絡[J].電氣傳動自動化，2002，24（2）：52～54.

[2] 展在宏.西門子S7—300及工控組態軟件WinCC的應用[J].包鋼科技，2002，28（1）：43～44.