【摘 要】 本文介紹了基于PROFIBUS現場總線技術和西門子公司S7-400 PLC構成的網絡化電控系統組成，實現對礦井提升機運行狀態進行全面監控，提高了系統的安全性。現場調試和運行結果表明，該系統工作可靠、控制精度高，完全可以滿足現場生產運行的要求。

　　【關鍵詞】 提升機，電控系統，PLC PROFIBUS

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　　1、引言

　　煤礦副井提升機作為地面與井下生產重要的運輸設備，礦井人員、物資設備的上下井都要靠其完成。它的安全可靠運行對煤礦生產及安全有至關重要的作用。近年來隨著計算機控制技術、現場總線技術在工業現場的廣泛應用，提升機電控系統朝著自動化、數字化、智能化、網絡化的方向發展，使提升機在性能和功能方面得到很大的提高。在實現礦井提升運行情況進行監控的同時，也能實現系統的多重保護和遠程監測等功能，為實現礦井提升機信息化管理，保證礦井安全、高效生產提供了一種現代化手段，課題研究的對象是淮南礦業(集團)公司顧橋礦副井直流提升系統，在根據目前提升機電控技術發展方向和其副井提升機的實際運轉需求，本文提出基于PLC控制的直流提升系統和現場總線、工業控制計算機相結合的方案，構成網絡化電控系統改造其原有的電控系統。

　　2、系統網絡化硬件結構

　　通過將可編程控制器PLC和現場總線PROFIBUS(主要是PROFIBUS-DP)的應用構成網絡化電控系統結構，主要包括：S7-400 PLC主控制系統、C30傳動控制系統、信號系統、ABB液壓控制系統，這幾個系統是各自獨立又相互聯系。系統在井上、下各關鍵點區域控制器和設備監控站采集的信息及控制信號，通過工業以太網實交換信息以實現對礦井運行狀態進行全面監控。其基于PROFIBUS的網絡化電控系統的系統結構如圖1所示。

　　在整個控制網絡中，主控PLC為控制主站，監控PLC、信號PLC和C30直流調速系統為從站，上位機為主站，但只起監視和參數設定作用，不直接參與控制。系統的所有動作由主控PLC控制，監控PLC完成監視和保護功能，信號PLC完成副井信號系統的功能。同時傳動軸上在不同位置安裝了兩個編碼器，其信號分別送到主控和監控PLC，用于各自檢測提升機位置和速度。系統通過S7-400PLC將幾個子系統有機地融合為一體，可實現相互聯網控制和通訊。

　　2.1、S7-400 PLC主控制系統

　　S7-400 PLC擔負著系統的控制和信息傳送是主站，其他子系統有PaneI 235從站(內裝ABB AC70 PLC與S7-400 PLC通訊變換網卡PPl0/PP20)、C30從站、信號系統S7-300 PLC3個，其中車房PLC在信號系統中是主站，井上、下口PLC是從站。主控制系統S7-400 PLC包括以下幾個部分。

　　(1)主處理器模塊414-2DP CPU執行網絡上子系統之間的數據傳輸處理和執行主控用戶程序，根據工藝要求完成控制系統的動作過程及子系統的相互通訊和數據傳送。

　　(2)高速計數模塊FM 450-1接收來自主軸的編碼器信號用于深度指示及速度比較等。

　　(3)通訊模塊S7-400 DSC/I-T主要擔負主控S7-400PLC與傳動控制系統C30通訊。

　　通過上位機來監視系統的運行情況，數據通過PROFIBUS總線傳送到S7-300 PLC，由MPI網卡561將信息傳送到上位機通過WinCC組態，顯示系統的運行、故障報警及顯示、各種系統運行曲線的歸檔及顯示等，同時所有控制系統的信息可通過上井口的信號系統PLC機架上的CP343工業以太網卡將信息上傳到信息中心。

　　2.2、全數字直流調速(C30)系統

　　顧橋副井提升機主傳動系統選用西班牙英赫特安公司產的全數字直流調速系統SISTEAM C30。系統具有模塊化多處理器，且結構簡單，響應速度快，軟件功能豐富，遠程控制和通訊等功能。

　　C30系統可以完成礦井提升機速度控制的要求，采用速度/電流雙閉環調節，并能實現電樞回路和勵磁回路的各種保護功能。其控制系統結構圖見圖2。

　　轉速調節環為外環，速度給定信號Un*和TG測速反饋信號Un經過比較環節輸入速度調節器ASR。內環為電流調節環，ASR輸出作為電流調節器的輸入Ui*，Ui*與電流反饋信號Ui進行比較輸入電流調節器ACR，再輸出作為晶閘管整流橋的觸發脈沖控制電壓，經過角度/脈沖變換模塊GT處理后，發出正反兩組橋的觸發脈沖去分別觸發兩組橋的24只晶閘管，從而改變電機的電樞電壓，達到調節轉速的目的。勵磁控制為電流閉環控制，由勵磁調節器AFR控制輸出，經角度/脈沖變換模塊GTF處理后，發出6相觸發脈沖去觸發勵磁整流橋的6只晶閘管，實現電樞無環流邏輯換向。邏輯塊DLC完成的功能主要是控制電樞正組橋還是反組橋導通，故障發生時用來封鎖電樞和勵磁的的控制脈沖。通過上述調節，系統可實現無級調速。

　　C30統中除了實現罐籠的S型速度曲線運行和相應的故障保護外還可獨立于PLC實現以下功能：

　　1)實現全數字行程控制對罐籠位置進行精確的控制。自動減速、停車。因此，當PLC正常時，它和PLC實現冗余控制。當系統PLC發生故障時，實現罐籠的簡易運行(可自動減速、停車)。

　　2)參與安全閘的控制，可實現閘的手動和自動控制，在急停車情況下，與液壓系統配合，實現二級制動。

　　2.3、信號系統

　　信號系統主要由西門子PLC S7-300、數字信號顯示器、井口信號顯示屏、候罐室信號顯示屏等組成，主要功能是：實現提升機運行速度的給定，運行狀態的監控，過程信號的采集和數據的集中處理，運行全過程連續速度監視和故障處理。通過上位機管理系統能對行程、故障、速度等信號進行顯示和打印，從而很好的滿足了礦井提升機對電氣控制系統的要求。將信號系統接入系統，使得網絡的系統結構更加完善。

　　2.4、ABB閘控系統

　　顧橋礦提升機閘控系統由瑞典ABB公司生產制造，制動控制系統通過和提升機電控系統交換各種控制指令。