平面长距离转弯胶带机自动化控制

（北方重工集团装卸设备分公司，辽宁 沈阳 110860）

平面长距离转弯胶带机自动化控制

周 淳

（北方重工集团装卸设备分公司，辽宁 沈阳 110860）

本研究通过S7-200、ET200M，分布式I/O作为控制系统的分站，采用PROFIBUS-DP现场总线实现单机10公里长距离水平转弯胶带机自动化控制。

PROFIBUS现场总线；分布式I/O；光纤网络传输

一、概述

散料机械是最常用的大宗散装存储与运输机械。广泛应用在工业、农业。散料机械应用最多的领域为各大港口、发电厂、各大冶金钢厂、水泥厂、粮食等行业用于运输储存煤炭、矿石 、水泥、粮食等散状物料。而胶带机是散料机械中最为常用的运输机械。

以芜湖海螺水泥厂两条长距离水平转弯胶带机为例：两条胶带机平行布置。单机距离长，现场控制设备多并且分布范围广，每50米一个拉绳开关，250米一对跑偏开关，保护开关数量多，沿线线性均匀分布，驱动多且位置分散，每条胶带由头、中、尾三套驱动装置组成，每套驱动都由一台6000V高压电机、一台液体粘性软启动器、一台SEW减速机组成。每条胶带机的头部驱动还有液压张紧装置，尾部都有一套盘式抱闸制动器。熟料胶带的三个转运站内有一套除尘系统，每套除尘系统都由电除尘器、空气压缩机、除尘风机组成。

二、研究、背景

由于两条胶带并行，沿胶带机设有三个配电站：1#配电站位于厂区，2#配电站位于胶带机中部，3#配电站位于码头，整个供电系统采用6000v分别由厂区和码头总降供电。每个配电站内都有进线柜、变压器柜、电机出线柜、直流屏组成。整个系统控制点多，系统庞大，功能复杂。

三、控制方案

如果采用传统的控制方案，采集大量现场控制信号、信号连接线，需要大量电缆，系统繁琐、采购费用大。PROFIBUS网络的现场总线技术，可以降低成本，使系统易于监控和维护。PROFIBUS网络协议，是一个比较常见的通讯协议。目前世界上多数自动化技术生产厂家都为它们的自动化设备提供PROFIBUS通信接口。PROFIBUS网络已经广泛地应用于加工制造、过程控制和楼宇自动化，是一项成熟技术。PROFIBUS网络中最常用的通信协议类型是PROFIBUSDP 。为了节约投资，将两条并行的长距离胶带机统一纳入一个控制系统，由一个PLC完成两条皮带机的控制功能，将胶带机沿线的各种保护和控制信号接入控制系统，液压张紧装置、液体粘性软启动器、盘式抱闸制动器，控制系统采用西门子的S7-200可编程控制器，通过EM200模块将其纳入到PROFIBUS主网络系统中。

四、控制系统的组成及网络布局

本套控制系统采用西门子S7-319-3PN/DPCPU作为1号主控站，是该系统的核心部分，通过该端口用多模光纤、PROFIBUSDP总线将主站CPU、主站触摸屏和胶带沿线上的ET200M分站、液粘、盘闸S7-200控制站连在一起，形成一个PROFIBUSDP网络，实现信息、指令在各个站点上的传送和接收，沿胶带每隔500米设置ET200控制分站，每台电机驱动站设置S7-200粘性控制站，每条胶带的尾部设置一台S7-200盘闸控制站，整套控制系统有一个主站和30个分站。

五、网络组态及参数设置

1组态主站

所需硬件为：

（1）S7-319-3PN/DP CPU

（2）MPICP5611

（3）30个ET200M接 口 模 块IM153-2及输入输出模块

（4）PROFIBUS总线连接器及电缆

通过西门STEP7软件把S7-319-3PN/DP CPU （主站）所有硬件按照顺序进行组态，进行相应参数设置，如波特率、行规。然后在DP属性设置对话框中，选择操作模式为DP主站。

2组态从站：

在硬件组态窗口中，打开硬件配置目录，PROFIBUSDP总线上依次插入30个ET200从站和EM277组成的S7-200从站。这时弹出DP从站连接属性对话框，选择所要连接从站后，点击“Connect”按钮确认。本项目有多个从站存在，要一一连接，选择操作模式为DP从站。

3定义站通讯接口区

打开I/O通讯接口区属性设置窗口，按钮新建一行通信接口区，可以看到当前组态模式为主从，注意此时只能对本地进行数据区的配置。A选择“Input”对应输入区，“Output”对应输出区。设置通信数据区的起地址。

设置通信区域的大小、通信字符类型。选择在UINT中定义的数据格式发送。如果通信数据大于4个字节时，应用SFC14，SFC15。设置完成后点击“Apply”按钮确认。

同样可根据实际通信数据建立若干行，但最大不能超过244字节。设置完成后可在配置窗口看到这两个通信接口区，设置主站的通信接口区从站的输出区与主站的输入区对应，从站的输入区与主站的输出区对应。

4 S7-200从站的组态

S7-300与S7-200进 行Profibus DP通讯，需要EM277通讯模块硬件使得两者建立联系组态组态地址相一致。注：在S7-200系统中不需要对通讯进行组态和编程，只需要将要进行通讯的数据整理存放在V存储区，在S7-300中组态EM277的硬件I/O地址与此V存储区相对应就可以了。确认上述设置后，编译无误后即完成主从通信组态配置。

5系统特点

（1）系统设计更加方便，紧凑型、一体化的设计，低成本的现场解决方案。维护简单，端子模块上所有的I/O通道都支持短路保护和过载保护，同时可以通进行远程监控，都为日后设备维护带来极大的便利。

（2）组态、调试简单，系统控制费用大幅降低。在长距离胶带机控制系统中采用现场总线提高了信号传送精度，最大限度抗干扰和减少压降。增强现场控制灵活性。

结语

随着可编程控制器（PLC）及网络技术的发展，现场总线的应用日益广泛，使整个系统的工程费用、装配费用、硬件成本、设备调试和维修成本大幅度，提高了设备连续运行的时间，物料输送的工作效率也极大提高，使生产管理上了一个新台阶。

[1]西门子大中型自动化产品样本[Z]，2012，09.

[2]西门子工业网络通讯指南（上册）[M]，2005，01.

TV53 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A