基于profibus的提升機自動化系統的設計
安連祥，程樂，申功
（河北工業大學電氣與自動化學院，天津300130）
摘 要：針對煤礦生產系統中提升機效率低，生產安全性不高，控制方式繁瑣，調速性能差等現狀，以礦井提升機變頻調速系統的研發和現場應用為背景，利用目前比較成熟的矢量控制技術和轉子變頻調速技術，采用兩套西門子s7-300plc，以及6se70變頻器和上位機，利用profibus dp實現它們之間的通訊：設計了礦井提升機自動化控制系統，以實現提升機節能變頻調速的目的。現場運行結果表明，profibus dp能將提升機系統中分散的設備進行集中管理，通訊穩定且數據傳輸率高，較大程度提高了生產效率，改善了工作環境，達到了節能的目的。
關鍵詞：礦井；提升機；變頻調速；通訊；profibus dp
中圖分類號：tp 27 文獻標識碼：a
1引言
采礦是一個工作環境相對惡劣的特殊行業，而且對生產的安全性要求很高。煤礦井下控制網絡具有負荷不均勻、信息流向不對稱、網絡結構變化大、信息速率跨度大、對實時性和可靠性要求苛刻等特點。高實時性可以保證控制信號的及時響應和緊急故障的及時處理，對于提高生產效率和安全性至關重要。隨著煤礦自動化水平的提高以及在生產方面的越來越多的投入，煤礦井下大都安裝了以profibus直線為主的自動化控制系統。
profibus dp總線上的設備包括主站和從站。在煤礦提升機系統中，使用profibus dp現場總線可以將系統中各臺分散的設備進行集中管理，實現高速數據傳輸。系統采用主從式系統配置完成數據通信，主站和從站均采用西門子公司生產的plc s7-300，通過profibus現場總線實現相互之間的通訊以及與上位機之間的連接。
2 profibuss通訊系統的構建
礦井提升機的變頻調速系統的通訊系統，如圖1所示。
應用profibus-dp現場總線技術，使控制系統簡化、維護方便，提高控制精度及安全可靠性。上位機、主plc、副plc，主傳動沒備6se70信號系統通過profibus現場總線構成局域網，并且可以與地面生產凋整或全礦集中控制系統聯網通訊。
該通信系統為采用profibus總線的單主多從系統。變頻調速系統的保護plc作為主站，變頻調速系統和et200m作為prohbus總線的從站，主從站點間通過一條profibus-dp總線傳輸信息，上位機通過串口讀取主控plc數據，使得提升機變頻調速系統接人profibus網絡，實現網絡控制。
3 系統的硬件設計
1) plc控制系統的設計在本控制系統中采用了西門子兩套s7-300pl．c構成雙plc系統，實現雙線制”控制和安全保護。關鍵電路如安全電路，減速同路等均采用軟硬件冗余設計和多樣化設計。
2)變頻控制系統的設計在提升機系統的應用中，變頻器主要進行恒加速變頻調速啟動，恒減速變頻調速停車及行程變頻調速運行等變頻調速=變頻調速是通過改變輸入電源頻率來調節電機轉速的，因此調速范圍很寬，可以很好地滿足提升機的恒加速和恒減速無極調速的要求，所以，采用變頻器后，電機可以實現真正意義上的軟啟動和平滑調速。變頻調速降低了轉差率，提高了功率因素，可以恒轉矩輸出，輸出功率隨轉速變化，因此具有很好的節能效果。另一方面，變頻器還可以通過軟件很方便地修改一些參數，如輸出轉矩、加減速時間、目標頻率、上下限頻率等。變頻器還可以通過端子排控制對行程進行多段速度控制：
6se70變頻器控制電路由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅動電路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制，對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等，控制方重大故障如等速超速，減速超速，過卷等故障均采用軟硬件冗余設計，并具有二重或三重保護。
主plc包括主機架、電源模塊、cpu模塊(cpu一314c)、高速計數器模塊、模擬量i/o模塊、數字量i/o模塊等：對整個系統的工作進行控制和管理，其中，主要包括對液壓站 |
