淺析西門子200Smart與皮帶控制器通信

王猛 李吉利 徐少勤 王新華

摘 ? 要：本文圍繞西門子200SmartPLC在皮帶集控系統中與皮帶控制器之間建立通信做出介紹。雙方依照MODBUS RTU通信協議，實現皮帶機運行參數及保護狀態的讀取;邏輯控制指令經西門子200SmartPLC處理發送給皮帶機的數據交換，高效、穩定、經濟地實現皮帶機控制的接入，從而實現皮帶機遠程集中控制，進一步提升礦井現代化裝備及管理水平，增強礦井科技創新能力。

關鍵詞：西門子200SmartPLC ?皮帶控制器 ?MODBUS RTU ?皮帶集控系統

中圖分類號：TP36 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0145-02

目前皮帶控制器在煤礦原煤運輸膠帶機單機控制中占據很大比重，是皮帶運輸生產過程中非常重要的組成部分。同時為了減少人力物力投入，減輕操作人員勞動強度，提高運行效率，皮帶集中控制系統成為解決此問題的不二之選。為減少集中控制系統建設成本，保留現場單機控制原有控制模式，在皮帶集控建設時與皮帶控制器通信顯得尤為重要。

1 ?通信設置及連接

（1）依照皮帶控制器MODBUS RTU協議公約，皮帶控制器方面需要設置的內容主要有以下幾方面。

①通信站地址。

②通信時使用的“串口”（COM1或COM2）。

③設置使用串口的“通訊類型”為“ModBus從”。

④設置選擇的串口通訊使用的“波特率”，通常設置為“9.6K”。

⑤設置選擇的串口通訊使用的校驗方式，通常設置為“無校驗”。

⑥設置選擇的串口通訊使用的數據長度“8位數據為”、設置選擇的串口通訊使用的停止位“1位停止位”。

⑦設定主機應答時間（此時間為主機的查尋等待應答時間，僅本機設置是主機時有效。在此時間內未收到應答信息時，作為主機會再次發送此次數據，通常主機應答時間設置為3～5s）。

⑧遵循協議點表設置MODBUS保持寄存器。根據采集信息需要，設置包含皮帶機的啟停狀態;對皮帶機速度實時值、速度保護狀態、工作電流、煤倉煤位實時值、前后軸承溫讀、減速機油溫、滾筒溫度、電機定子繞組溫度、張力保護、煙霧保護、撕裂保護、跑偏保護、堆煤保護、瓦斯濃度等各種運行工況信息檢測。

（2）西門子200SmartPLC使用集成RS485接口（如圖1），設置與皮帶控制器不同的通信站地址、相同的波特率;通過屏蔽雙絞線與控制器串口加以RS232/RS485轉換器完成連接。

2 ?程序采集

使用“STEP 7-MicroWIN SMART”軟件，調用庫文件中MBUS_CTRL、MBUS_MSG。

（1）“模式”（Mode）對應的輸入值用于選擇通信協議（當輸入值為1時，會將CPU端口分配給Modbus協議并啟用此協議）。

（2）“奇偶校驗”（Parity） 應設置與 Modbus從站（皮帶控制器）設備的奇偶校驗相同。允許的設置值為：0（無奇偶校驗）、1（奇校驗）和 2（偶校驗）。

（3）“端口”（Port）設置對應物理通信端口（0為CPU中集成的 RS-485，1為CM01信號板上的RS-485/RS-232）。

（4）“超時”（Timeout）為等待MODBUS從站響應時間，單位為毫秒?！俺瑫r”（Timeout）值可以設置為1ms到 32767 ms 之間的任何值。最常用設置值是 1000 ms（1s）。

（5）輸入協議中相同的波特率及MBUS_MSG功能，參數“從站”（Slave）是Modbus從站設備的地址。允許范圍為 0至247。

（6）使用參數RW指示是讀取還是寫入該消息。0（讀?。┖?（寫入）。

（7）參數地址（Addr）是起始Modbus地址。

當MBUS_CTRL指令完成時，指令將“真”（TRUE） 返回給“完成”（Done）輸出。然后EN輸入和First輸入同時接通時，MBUS_MSG指令會向Modbus從站（皮帶控制器）發起主站請求。發送請求、等待響應和處理響應通常需要多個 PLC 掃描時間。只有EN 輸入接通時才能啟用發送請求，并且EN 輸入必須保持接通狀態，直至指令為 Done 位返回接通。使用 Done 位接著觸發下一個MBUS_MSG 指令，循環采集。調用MBUS_MSG時需注意：同一時間只能有一條 MBUS_MSG 指令處于激活狀態。如果程序同時啟用多條 MBUS_MSG 指令， CPU 只會處理第一條 MBUS_MSG 指令，所有后續的 MBUS_MSG 指令將被中止并生成錯誤代碼 （Error）6。

通過程序循環掃描，將皮帶控制器相應寄存器數據傳輸至200SMART寄存器中，調用200SMART中對應寄存器，通過必要的數據類型轉換、邏輯運算及流程控制處理，從而實現對受控的膠帶輸送機運行參數及保護信息等數據采集、控制命令及參數設置等數據發送。

3 ?結語

基于Modbus串行通訊技術實現簡便、系統集成經濟性高及通訊傳輸距離遠等優點;多種通訊方式可以融合并存的發展趨勢，Modbus串行通訊技術會始終保持廣泛的應用前景，為工業自動化領域的數據通信提供了一種有效的解決方案。

實現煤礦膠帶輸送機的安全、高效運行，需要在有單部膠帶輸送機（設備）的獨立控制分系統的基礎上，建立能夠控制和調度指揮各分系統的主控機，實現對主煤流設備集中自動化控制、遠程調度監測監控等環節進行組網控制。這種以“地面控制為主，井下監控為輔”的控制模式是膠帶輸送機集中控制發展的重要方向。形成一個完整的操控、調度、實時監視網絡，實現對整個系統的控制、監測，提高生產效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現場操作人員、提高經濟效益。通過西門子PLC與皮帶控制器通信，高效、經濟性的完成了保護信息采集及控制命令下發等數據交換，為煤礦皮帶集控系統底層建設奠定基礎;雙向數據交換的實時性及通信的穩定性，是煤礦皮帶集控系統安全生產堅實的保障。

參考文獻

[1] 柴瑞娟.西門子PLC編程技術及工程應用[M].北京：機械工業出版社，2004：50-94

[2] 張貴香.電氣控制與PLC應用.化學工業出版社，2006

[3] 趙燕南.主編.皮帶運輸機的PLC控制.中國科技信息出版社

[4] 田瑞庭.可編程控制器應用技術.化學工業出版社，1994