基于PROFIBUS-DP的PLC控制系統(tǒng)在斗輪堆取料機中的應用
斗輪堆取料機,是大型散裝物料裝卸機械,廣泛用于港口、礦山、鋼廠、電廠等大宗散料如礦石、煤、砂石等在存儲料場的堆放、提取作業(yè),其工作連續(xù)性強,操作頻繁。斗輪堆取料機傳統(tǒng)的開關量順序控制, 是采用繼電器和接觸器構(gòu)成的邏輯控制裝置, 這種傳統(tǒng)的控制裝置能在一定的范圍內(nèi)滿足自動控制的需要,但因需要大量的觸點裝置和電纜使其控制線路過于繁復、可靠性差和維修難度大。PLC 以其穩(wěn)定的性能、低廉的成本、強大的功能及方便的編程等特點廣泛應用于工業(yè)控制領域。
本文采用西門子觸摸屏TP270 ,西門子 S7-300 可編程控制器, Profibus-DP ( 分布式I/O) 控制機上的各執(zhí)行機構(gòu)??刂凭W(wǎng)絡簡單, 系統(tǒng)優(yōu)化, 完全滿足機上的各執(zhí)行機構(gòu)的控制要求。
2. TP270觸摸屏組態(tài)
Simatic TP270具有價格低廉、堅固耐用、結(jié)構(gòu)緊湊、顯示清晰、組態(tài)簡單高效等優(yōu)點,TP270的引入能夠大大減少司機室內(nèi)的儀表盤、指示燈、數(shù)碼管等從而減少設備間的布線,使運行更加可靠,同時使設計人員能夠根據(jù)實際情況靈活改變顯示內(nèi)容與方式,大大提高了整機的控制性能和水平。
本文采用Protool V6.0進行觸摸屏畫面組態(tài),根據(jù)斗輪機設備需要及特性,畫面設計總體分為一個主畫面、六個子畫面,其邏輯關系如圖1所示:
子畫面共分為四大類:一是畫面操作部分(在觸摸屏上操作設備的運行、停止、堆料、取料等);二是各設備狀態(tài)顯示(顯示各設備到位位置及運行狀態(tài))及數(shù)據(jù)顯示部分(顯示機上各電機運行電流、行車、回轉(zhuǎn)、變幅位置數(shù)值);三是故障顯示及故障報警列表、歷史報警列表(顯示各設備故障指示及故障查詢)等;四是系統(tǒng)設定,在不退出程序的提提下,以方便對觸摸屏本身各參數(shù)的設置。
部分PT畫面如圖2、圖3所示:
組態(tài)程序編寫完畢,用編程器為TP270下載程序時,要注意設定TP270的傳送通道及傳送波特率,考慮到下載速度,本例中波特率設置為115200。
3. 系統(tǒng)組成及通訊
3.1 系統(tǒng)硬件配置
根據(jù)斗輪堆取料機的控制要求,結(jié)合目前運用成熟的總線技術(shù),系統(tǒng)采用Profibus總線技術(shù)。系統(tǒng)由Profibus-DP網(wǎng)絡和MPI網(wǎng)絡共同組成。 Prof ibus是一種開放式異步通信標準,可以實現(xiàn)各種自動化設備之間的數(shù)據(jù)交換,由3個兼容部分組成,即Prof ibus-DP、Prof ibus-PA和Prof ibus-FMS。Prof ibus-DP是一種開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng),實現(xiàn)快速響應和高速數(shù)據(jù)通信,用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。Profibus-DP主站周期性地讀取從站的輸入信息并周期性地向從站發(fā)送輸出信息,除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外,提供職能化設備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。采用RS485 傳輸技術(shù),物理傳輸介質(zhì)為雙絞線、雙線電纜或光纜,波特率從9.6k~12Mbit/s。主戰(zhàn)間為令牌方式傳送,主戰(zhàn)與從站為主-從傳送,支持單主或多主系統(tǒng)。
MPI是一個多點接口通訊網(wǎng)絡,最多可連接125個MPI節(jié)點,通訊速率為187.5kbit /s。可以在不同的控制器之間傳輸數(shù)據(jù),還可以作為一個Prof ibus-DP接口使用,操作員控制和監(jiān)視設備HMI及編程設備PG可通過兩種接口(MPI、Profibus-DP)連接。
根據(jù)斗輪堆取料機電氣控制系統(tǒng)的特點,分別在上部電氣室和下部電氣室配備Profibus-DP主站和從站,觸摸屏設置在司機室,以方便司機操作及故障查詢。 上部電氣室選用西門子S7-300 CPU315-2DP可編程控制器作為主站,CPU315-2DP本機具有1個MPI接口和1個DP接口,從站設在下部電氣室,從站I/O 模塊選用ET200M,選用IM153-1 通訊接口模塊。大車行走、懸臂變幅及回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過變頻器來控制,變頻器作為從站通過CBP2通訊板(Profibus通訊模塊)連接在系統(tǒng)總線上。系統(tǒng)硬件配置如圖4所示:
3.2 系統(tǒng)硬件組態(tài)
PLC編程軟件采用西門子SIMATIC STEP7 V5.4。啟動軟件后,進行硬件組態(tài),選中SIMATIC300(1),雙擊右邊窗口中的“硬件”圖標,組態(tài)其硬件。將所選CPU和各輸入、輸出模塊插入 SIMATIC S7網(wǎng)絡,并定義各模塊I/O地址。依次將IM153-1、變頻器掛到Profibus網(wǎng)絡,設置PLC 為主站其地址為( 2) , ET200M為從站,其地址設置為( 3) (注意設定地址須和ET200M硬件上撥碼數(shù)字相同) , 行走變頻器, 回轉(zhuǎn)變頻器, 變幅變頻器地址分別設置為( 4) ( 5) ( 6) 。變頻器的從站地址必須與PROFIBUS 主站上配置的地址相一致, 且總線上每個單元的地址必須是唯一的PLC 主站中的用戶程序存取, 經(jīng)過總線系統(tǒng)的通訊是完全由PLC 主站中的主接口和IM153-1接口進行處理。PLC 主站將數(shù)字量信號通過PROFIBUS-DP 總線經(jīng)PROFIBUS 模塊傳送至變頻器, PROFIBUS 模塊安裝在變頻器的正面,通過RS485 串行接口與變頻器通訊。其配置圖如圖5所示:
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