胡天讓

（甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006）

礦井排水系統(tǒng)可靠運行是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。目前，許多礦井的排水系統(tǒng)電路是以繼電控制器電路為主，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、可靠性差，操作人員的工作強度大。為了切實提高礦井排水系統(tǒng)的可靠性，減輕操作人員的工作負荷，設(shè)計由PLC為主要控制器的控制系統(tǒng)意義重大[1]。西門子公司最新研發(fā)的新一代小型控制器S7-1200系列PLC以其強大的數(shù)據(jù)處理能力高效便捷的通信方式迅速在自動化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 系統(tǒng)功能分析

系統(tǒng)的下位機主要功能是根據(jù)礦井中水量的多少及時控制與調(diào)整水泵的起停操作并且控制水泵的運行狀態(tài)。除此系統(tǒng)還需要具備故障模式下的手動調(diào)節(jié)控制等功能[2]。系統(tǒng)的上位機主要功能是水泵運行的狀態(tài)信息與遠程監(jiān)視控制設(shè)備的運行狀態(tài)。

1.2 系統(tǒng)主要器件選型

此系統(tǒng)的主要核心器件是S7-1200PLC，結(jié)合系統(tǒng)的硬件的數(shù)字量輸出輸入端口和模擬量的輸出輸入端口以，故系統(tǒng)硬件選擇以CPU1214C AC/DC/RLY為核心控制器，此控制器本體有14路輸入10路輸出。

1.3 系統(tǒng)通訊選擇

S7-1200PLC通訊的最大優(yōu)點就是其本體上集成了一個非常實用的PROFINET通信接口，支持基于TCP/IP的通信和以太網(wǎng)標準。S7-1200PLC的PROFINET接口有兩種網(wǎng)絡(luò)連接方法：網(wǎng)絡(luò)連接和直接連接。直接連接S7-1200PLC只能與一臺編程設(shè)備或者HMI實現(xiàn)通信。由于此系統(tǒng)中S7-1200PLC與多臺設(shè)備連接，故只能采用網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)連接需要使用以太網(wǎng)交換機來實現(xiàn)，西門子公司的CSM1277模塊是由4口交換機組成的。系統(tǒng)的整體硬件結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成框圖

2 軟件設(shè)計

礦井排水監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計部分主要包括上位機系統(tǒng)軟件部分和下位機軟件部分設(shè)計。

2.1 下位機軟件部分設(shè)計

S7-1200PLC的編程環(huán)境是STEP7 Basic V10.5，內(nèi)部集成了WICC flexible Basic，提供了組建常用工業(yè)控制工程的組態(tài)框架，可以對S7-1200PLC和HMI精簡系列面板進行高效組態(tài)。

通過組態(tài)硬件設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)可以很便捷的搭建礦井排水系統(tǒng)的整個硬件系統(tǒng)，其組態(tài)具有可視化等優(yōu)點，并且可以在線監(jiān)視項目、查看設(shè)備的屬性，修改系統(tǒng)和時鐘存貯器并且可以調(diào)用變量存貯器。軟件提供了豐富的調(diào)試和診斷工具，可以使用監(jiān)視表格等。

圖2 礦井排水泵監(jiān)控系統(tǒng)

下位機主要采集的信號由系統(tǒng)的啟動/停止信號以及礦井水位的高低信號、泵的故障信號等，以數(shù)字量信號為主，可以借用經(jīng)驗法等傳統(tǒng)方法進行編程。輸出信號為驅(qū)動各接觸器的數(shù)字信號，主要是完成對交流接觸器的控制以及各種狀態(tài)信號指示。

2.2 上位機軟件部分設(shè)計

上位機軟件主要由KINGVIEW開發(fā)。KINGVIEW是北京亞控公司開發(fā)的一款功能強大易于操作的工業(yè)控制通用監(jiān)控軟件。在此系統(tǒng)中主要監(jiān)視的信號有礦井下兩臺泵的運行狀況，以及操作信號指示等，主要由本地/遠程操作信號、自動/手動操作模式確認信號、一號泵、二號泵工作狀態(tài)指示等信號組成，如圖2所示。

3 結(jié)語

基于S7-1200PLC和KINGVIEW的礦井排水泵監(jiān)控系統(tǒng)，以S7-1200PLC作為核心控制單元，具有可靠性高、故障率低等顯著優(yōu)勢。通過KINVGIEW組態(tài)軟件可遠程控制礦井抽水泵的運行狀態(tài)極大的提高了礦井排水系統(tǒng)的工作效率?，F(xiàn)場測試情況表明，系統(tǒng)穩(wěn)定性高可靠性強達到了預(yù)期的設(shè)計目標。