淺析西門子200Smart與皮帶控制器通信

王猛 李吉利 徐少勤 王新華

摘 ? 要：本文圍繞西門子200SmartPLC在皮帶集控系統(tǒng)中與皮帶控制器之間建立通信做出介紹。雙方依照MODBUS RTU通信協(xié)議，實現(xiàn)皮帶機運行參數(shù)及保護狀態(tài)的讀取;邏輯控制指令經(jīng)西門子200SmartPLC處理發(fā)送給皮帶機的數(shù)據(jù)交換，高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟地實現(xiàn)皮帶機控制的接入，從而實現(xiàn)皮帶機遠程集中控制，進一步提升礦井現(xiàn)代化裝備及管理水平，增強礦井科技創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：西門子200SmartPLC ?皮帶控制器 ?MODBUS RTU ?皮帶集控系統(tǒng)

中圖分類號：TP36 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0145-02

目前皮帶控制器在煤礦原煤運輸膠帶機單機控制中占據(jù)很大比重，是皮帶運輸生產(chǎn)過程中非常重要的組成部分。同時為了減少人力物力投入，減輕操作人員勞動強度，提高運行效率，皮帶集中控制系統(tǒng)成為解決此問題的不二之選。為減少集中控制系統(tǒng)建設(shè)成本，保留現(xiàn)場單機控制原有控制模式，在皮帶集控建設(shè)時與皮帶控制器通信顯得尤為重要。

1 ?通信設(shè)置及連接

（1）依照皮帶控制器MODBUS RTU協(xié)議公約，皮帶控制器方面需要設(shè)置的內(nèi)容主要有以下幾方面。

①通信站地址。

②通信時使用的“串口”（COM1或COM2）。

③設(shè)置使用串口的“通訊類型”為“ModBus從”。

④設(shè)置選擇的串口通訊使用的“波特率”，通常設(shè)置為“9.6K”。

⑤設(shè)置選擇的串口通訊使用的校驗方式，通常設(shè)置為“無校驗”。

⑥設(shè)置選擇的串口通訊使用的數(shù)據(jù)長度“8位數(shù)據(jù)為”、設(shè)置選擇的串口通訊使用的停止位“1位停止位”。

⑦設(shè)定主機應(yīng)答時間（此時間為主機的查尋等待應(yīng)答時間，僅本機設(shè)置是主機時有效。在此時間內(nèi)未收到應(yīng)答信息時，作為主機會再次發(fā)送此次數(shù)據(jù)，通常主機應(yīng)答時間設(shè)置為3～5s）。

⑧遵循協(xié)議點表設(shè)置MODBUS保持寄存器。根據(jù)采集信息需要，設(shè)置包含皮帶機的啟停狀態(tài);對皮帶機速度實時值、速度保護狀態(tài)、工作電流、煤倉煤位實時值、前后軸承溫讀、減速機油溫、滾筒溫度、電機定子繞組溫度、張力保護、煙霧保護、撕裂保護、跑偏保護、堆煤保護、瓦斯?jié)舛鹊雀鞣N運行工況信息檢測。

（2）西門子200SmartPLC使用集成RS485接口（如圖1），設(shè)置與皮帶控制器不同的通信站地址、相同的波特率;通過屏蔽雙絞線與控制器串口加以RS232/RS485轉(zhuǎn)換器完成連接。

2 ?程序采集

使用“STEP 7-MicroWIN SMART”軟件，調(diào)用庫文件中MBUS_CTRL、MBUS_MSG。

（1）“模式”（Mode）對應(yīng)的輸入值用于選擇通信協(xié)議（當輸入值為1時，會將CPU端口分配給Modbus協(xié)議并啟用此協(xié)議）。

（2）“奇偶校驗”（Parity） 應(yīng)設(shè)置與 Modbus從站（皮帶控制器）設(shè)備的奇偶校驗相同。允許的設(shè)置值為：0（無奇偶校驗）、1（奇校驗）和 2（偶校驗）。

（3）“端口”（Port）設(shè)置對應(yīng)物理通信端口（0為CPU中集成的 RS-485，1為CM01信號板上的RS-485/RS-232）。

（4）“超時”（Timeout）為等待MODBUS從站響應(yīng)時間，單位為毫秒?！俺瑫r”（Timeout）值可以設(shè)置為1ms到 32767 ms 之間的任何值。最常用設(shè)置值是 1000 ms（1s）。

（5）輸入?yún)f(xié)議中相同的波特率及MBUS_MSG功能，參數(shù)“從站”（Slave）是Modbus從站設(shè)備的地址。允許范圍為 0至247。

（6）使用參數(shù)RW指示是讀取還是寫入該消息。0（讀?。┖?（寫入）。

（7）參數(shù)地址（Addr）是起始Modbus地址。

當MBUS_CTRL指令完成時，指令將“真”（TRUE） 返回給“完成”（Done）輸出。然后EN輸入和First輸入同時接通時，MBUS_MSG指令會向Modbus從站（皮帶控制器）發(fā)起主站請求。發(fā)送請求、等待響應(yīng)和處理響應(yīng)通常需要多個 PLC 掃描時間。只有EN 輸入接通時才能啟用發(fā)送請求，并且EN 輸入必須保持接通狀態(tài)，直至指令為 Done 位返回接通。使用 Done 位接著觸發(fā)下一個MBUS_MSG 指令，循環(huán)采集。調(diào)用MBUS_MSG時需注意：同一時間只能有一條 MBUS_MSG 指令處于激活狀態(tài)。如果程序同時啟用多條 MBUS_MSG 指令， CPU 只會處理第一條 MBUS_MSG 指令，所有后續(xù)的 MBUS_MSG 指令將被中止并生成錯誤代碼 （Error）6。

通過程序循環(huán)掃描，將皮帶控制器相應(yīng)寄存器數(shù)據(jù)傳輸至200SMART寄存器中，調(diào)用200SMART中對應(yīng)寄存器，通過必要的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、邏輯運算及流程控制處理，從而實現(xiàn)對受控的膠帶輸送機運行參數(shù)及保護信息等數(shù)據(jù)采集、控制命令及參數(shù)設(shè)置等數(shù)據(jù)發(fā)送。

3 ?結(jié)語

基于Modbus串行通訊技術(shù)實現(xiàn)簡便、系統(tǒng)集成經(jīng)濟性高及通訊傳輸距離遠等優(yōu)點;多種通訊方式可以融合并存的發(fā)展趨勢，Modbus串行通訊技術(shù)會始終保持廣泛的應(yīng)用前景，為工業(yè)自動化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)通信提供了一種有效的解決方案。

實現(xiàn)煤礦膠帶輸送機的安全、高效運行，需要在有單部膠帶輸送機（設(shè)備）的獨立控制分系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立能夠控制和調(diào)度指揮各分系統(tǒng)的主控機，實現(xiàn)對主煤流設(shè)備集中自動化控制、遠程調(diào)度監(jiān)測監(jiān)控等環(huán)節(jié)進行組網(wǎng)控制。這種以“地面控制為主，井下監(jiān)控為輔”的控制模式是膠帶輸送機集中控制發(fā)展的重要方向。形成一個完整的操控、調(diào)度、實時監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制、監(jiān)測，提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。通過西門子PLC與皮帶控制器通信，高效、經(jīng)濟性的完成了保護信息采集及控制命令下發(fā)等數(shù)據(jù)交換，為煤礦皮帶集控系統(tǒng)底層建設(shè)奠定基礎(chǔ);雙向數(shù)據(jù)交換的實時性及通信的穩(wěn)定性，是煤礦皮帶集控系統(tǒng)安全生產(chǎn)堅實的保障。

參考文獻

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