基于profibus的提升机自动化系统的设计
安连祥，程乐，申功
（河北工业大学电气与自动化学院，天津300130）
摘 要：针对煤矿生产系统中提升机效率低，生产安全性不高，控制方式繁琐，调速性能差等现状，以矿井提升机变频调速系统的研发和现场应用为背景，利用目前比较成熟的矢量控制技术和转子变频调速技术，采用两套西门子s7-300plc，以及6se70变频器和上位机，利用profibus dp实现它们之间的通讯：设计了矿井提升机自动化控制系统，以实现提升机节能变频调速的目的。现场运行结果表明，profibus dp能将提升机系统中分散的设备进行集中管理，通讯稳定且数据传输率高，较大程度提高了生产效率，改善了工作环境，达到了节能的目的。
关键词：矿井；提升机；变频调速；通讯；profibus dp
中图分类号：tp 27 文献标识码：a
1引言
采矿是一个工作环境相对恶劣的特殊行业，而且对生产的安全性要求很高。煤矿井下控制网络具有负荷不均匀、信息流向不对称、网络结构变化大、信息速率跨度大、对实时性和可靠性要求苛刻等特点。高实时性可以保证控制信号的及时响应和紧急故障的及时处理，对于提高生产效率和安全性至关重要。随着煤矿自动化水平的提高以及在生产方面的越来越多的投入，煤矿井下大都安装了以profibus直线为主的自动化控制系统。
profibus dp总线上的设备包括主站和从站。在煤矿提升机系统中，使用profibus dp现场总线可以将系统中各台分散的设备进行集中管理，实现高速数据传输。系统采用主从式系统配置完成数据通信，主站和从站均采用西门子公司生产的plc s7-300，通过profibus现场总线实现相互之间的通讯以及与上位机之间的连接。
2 profibuss通讯系统的构建
矿井提升机的变频调速系统的通讯系统，如图1所示。
应用profibus-dp现场总线技术，使控制系统简化、维护方便，提高控制精度及安全可靠性。上位机、主plc、副plc，主传动没备6se70信号系统通过profibus现场总线构成局域网，并且可以与地面生产凋整或全矿集中控制系统联网通讯。
该通信系统为采用profibus总线的单主多从系统。变频调速系统的保护plc作为主站，变频调速系统和et200m作为prohbus总线的从站，主从站点间通过一条profibus-dp总线传输信息，上位机通过串口读取主控plc数据，使得提升机变频调速系统接人profibus网络，实现网络控制。
3 系统的硬件设计
1) plc控制系统的设计在本控制系统中采用了西门子两套s7-300pl．c构成双plc系统，实现双线制”控制和安全保护。关键电路如安全电路，减速同路等均采用软硬件冗余设计和多样化设计。
2)变频控制系统的设计在提升机系统的应用中，变频器主要进行恒加速变频调速启动，恒减速变频调速停车及行程变频调速运行等变频调速=变频调速是通过改变输入电源频率来调节电机转速的，因此调速范围很宽，可以很好地满足提升机的恒加速和恒减速无极调速的要求，所以，采用变频器后，电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。变频调速降低了转差率，提高了功率因素，可以恒转矩输出，输出功率随转速变化，因此具有很好的节能效果。另一方面，变频器还可以通过软件很方便地修改一些参数，如输出转矩、加减速时间、目标频率、上下限频率等。变频器还可以通过端子排控制对行程进行多段速度控制：
6se70变频器控制电路由运算电路、检测电路、控制信号的输入、输出电路和驱动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等，控制方重大故障如等速超速，减速超速，过卷等故障均采用软硬件冗余设计，并具有二重或三重保护。
主plc包括主机架、电源模块、cpu模块(cpu一314c)、高速计数器模块、模拟量i/o模块、数字量i/o模块等：对整个系统的工作进行控制和管理，其中，主要包括对液压站 |
