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工业以太网在带式输送机电控系统中的应用
发布时间：2013-07-07 07:54 来源：未知
1、引言
工业自动化系统逐步向分布式、智能化的实时控制方面发展，用户对统一的通信协议和网络的要求也日益迫切，其控制系统之间的通信成为关键。工业以太网技术和应用的发展，提高了通信速率使网络负荷减轻和传输延时减少，网络碰撞几率下降；采用双工星型网络拓扑结构和以太网交换技术，避免了冲突；再加上全双工通信方式保障通信的实时性，使以太网技术进入工业自动化领域成为必然。
随着煤炭行业的快速发展，大运量、长距离带式输送机在煤矿上得到广泛应用，越来越要求带式输送机的控制系统满足远程监控、远程调度，并且能无缝连接到煤矿现有的调度平台和网络基础平台上。因此，开发基于工业以太网技术结合现场总线技术的带式输送机控制系统，对于煤矿提高生产率和保证安全生产起到重要的作用。本文结合实际介绍了工业以太网在带式输送机电控系统中的硬件结构和软件组成。
2、控制系统结构设计
本控制系统包含多条带式输送机的电控装置，每条带式输送机的控制系统主要由本安操作台、防爆控制箱以及各种隔爆兼本安型带式输送机�；ご衅髯槌伞Ｏ低尘哂屑锌刂坪途偷乜刂屏礁霾糠�，使每条带式输送机既能参与集中控制，又能就地控制。由于每条皮带电控装置安放位置都相距很远，单纯采用现场总线技术进行数据连接保证集控的实现就会有大量的接线出现，系统维护很不方便。因此，考虑每条皮带机的控制系统采用基于现场总线技术构建PLC控制系统实现单机控制，多条皮带控制系统之间采用工业以太网技术构建，传输介质采用单模光纤，大大地简化了系统接线，保证集中控制的实时性和准确性，并使整个控制系统维护很方便。整个系统配置框图如图1所示。
控制系统采用主从站方式，实现集中管理、分别控制，可以随时根据需要变更主从站的属性，提高系统的柔性化，方便生产的需要。在作为控制主站的电控系统中，配置了带有防爆触摸屏的操作台，并配置人性化设计的按钮，实现在操作台上对触摸屏显示画面的切换，人机画面非常友好，便于对本机控制井下监控，并可以对其它子系统进行访问和控制，还可以通过工业以太网经过授权认可后访问其它井下皮带监控系统。
防爆触摸屏选用Pro-face GP系列触摸屏组成，其内嵌以太网接口，易于嵌入到工业以太网中实现实时数据通讯；支持多种协议和多种控制器，可连接到现场总线中，满足控制系统的需求。
带式输送机电控系统采用罗克韦尔公司的SLC500系列构建PLC控制系统。PLC的CPU�？檠∮么斜曜家蕴涌诘腟LC5/05处理器，以太网通讯能力为10Mbps或100Mbps，可以为程序上传、下载、在线编辑、点对点报文传输提供更高性能的网络。通过自带的RS-232接口，用于和防爆触摸屏数据通讯和数据交换。
系统选用用于高温环境下的工业以太网交换机，可以适应恶劣的煤矿井下工业环境，交换机之间用单模光纤连接，光纤自身固有的特性适合用于易燃、易爆等危险环境，信号传输衰减较小，保证控制系统的实时性。
考虑到该控制系统要能无缝连接到目前井下已有的监控系统，每个控制子系统又相距较远，而且井下已有的监控系统所采用的控制网络以及通讯协议又各不相同，工业以太网开放性、通用性、易于组网的特性使各个控制网络协调统一成为可能�；谡庵挚悸�，在每个控制子系统里都预留工业以太网的接口，通过防爆交换机构建以太网环网结构，保证被监控信息即使在部分通讯网段出现网络故障时信息不会丢失，自愈时间小于300ms，提高该控制系统的安全性和可靠性。
3、软件组成及功能
主要包括基于现场总线技术的PLC控制系统软件（也可称作下位机软件）和触摸屏软件（也可称作上位机软件）。同时，还需为每个控制子系统配置lP地址，用于构建以太环网。PLC控制系统软件编程前需要通过Rslogix500软件对PLC进行设置以及通过Rslinx配置每个控制子系统的IP地址。
(1)配置�？�
配置PLC�？榈闹饕街枞缦拢�
1)装专用软件RSlinx与Rslogix 500。
2)运行RSlogix 500软件，新建一个工程，选择所用的CPU模块型号，单击“确定”。
3)定义框架，指明I/O模块在处理器机架内的槽位置，并且为机架选择电源。双击工程目录， 内的“I/O Configuration”一项，在窗口右侧的列表框中按照PLC各�？榈氖导逝帕兴承蛞�
次选择相对应的型号，拖放至对应的位置�；蛘呖梢缘セ鞔翱谥械�“Read IO Config,”按钮，
让处理器自动读取实际的I/O配置并将信息反馈到I/O组态窗口，这样可以节省大量时间。最后，单击“Power Supply”按钮，在选择的模板配置基础上检查机架上的负载。
4)通过RSlinx软件配置lP地址，把模块后面印刷的地址输入即可。
(2)下位机软件 下位机软件在Rslogix 500梯形图软件编程包的平台上编制，每个控制子系统涉及的设备较多，
程序量较大，故采用�？榛纳杓啤８菹低车墓ひ樟鞒�、操作方式等考虑分为主程序、集控程序、就地程序、皮带�；つ？�、模拟量处理�？榈榷喔瞿？�。在PLC程序中要充分考虑中间变量的使用与设计，使之与触摸屏实现数据交互，达到实时数据通讯的目的，使监视数据一目了然，方便操作。
要实现不同控制子系统的数据联络和数据通讯，基于本系统而言，通过使用MSG指令实现不同子系统的数据交互，实现跨系统的数据访问。故通过Rslinx软件配置子系统IP地址，在每个子系统里配置MSG指令，在每个子系统里通过调用MSG指令实现远程数据交互。MSG指令结构如图2所示，具体使用方法参见Rslogix500软件手册。
(3)上位机软件
操作台中装有防爆触摸屏，用于给操作员提供实时监控界面。在触摸屏上可以显示每个子系统中所有设备的工况、所有�；ご衅鞯男藕乓约跋晗傅墓收夏谌荨？悸堑叫枰允镜哪谌萁隙�，触摸屏的显示尺寸有限，为便于编辑和现场操作，分为若干个画面分别显示，主要包括以下几个画面：主画面、1#控制子系统、2#控制子系统、…、N#空制子系统、驱动画面以及皮带机故障等画面。
利用触摸屏强大的D脚本编程工具，可以实现在操作台上用本安按钮代替人点击触摸屏动作，实现显示画面的翻页、控制按钮的动作实现，解决了触摸屏无法在煤矿井下危险环境下使用的难题。
