1、以太網技術和OPC技術的簡介
1.1 以太網技術原理特點
以太網是一種總線型局域網,采用帶衝突檢測的載波偵聽多路訪問方式( CDMA/CD)進行數據傳輸。這種傳輸方式的原理很簡單:一個站點要傳送數據時,它首先監聽信道(載波偵聽),如果這時信道有數據傳輸,則等待到信道空閑再傳送數據。當同時有多個站點偵聽到信道空閑並發出數據(多路訪問)時shi,就jiu會hui發fa生sheng衝chong突tu。為wei此ci,每mei個ge站zhan點dian在zai發fa送song數shu據ju的de同tong時shi進jin行xing衝chong突tu檢jian測ce,一yi旦dan發fa生sheng衝chong突tu便bian立li即ji停ting止zhi數shu據ju傳chuan輸shu,然ran後hou按an照zhao一yi定ding的de算suan法fa退tui避bi一yi段duan時shi間jian來lai等deng待dai衝chong突tu平ping息xi,接jie著zhe再zai偵zhen聽ting信xin道dao準zhun備bei發fa送song數shu據ju。以yi太tai網wang具ju有you傳chuan輸shu速su率lv高gao、網絡軟件豐富、係統功能強、安裝連接簡單和使用維護方便等優點。
1.2 0PC技術原理特點
工業控製領域用到大量的現場設備,在OPCchuxianyiqian,ruanjiankaifashangxuyaokaifadaliangdequdongchengxulailianjiezhexieshebei。jishiyingjiangongyingshangzaiyingjianshangzuoleyixiexiaoxiaogaidong,yingyongchengxujiukenengxuyaozhongxie。tongshi,youyubutongshebeishenzhitongyishebeibutongdanyuandequdongchengxuyekenengbutong,ruanjiankaifashanghennantongshiduizhexieshebeijinxingfangwenyiyouhuacaozuo。yingjiangongyingshangyezaichangshijiejuezhegewenti,raneryouyubutongkehuyoubutongdexuyao,tongshiyecunzaizhebutongdeshujuchuanshuxieyi,yeyizhimeiyouwanzhengdejiejuefangan。
自OPC技術提出以後,這個問題得到了解決。OPC是OLE for Process Control的英文縮寫,即把OLE應用於工業控製領域,是OPC基金會製定的一套過程控製軟件的互操作性規範,它以微軟的COM/DCOM技術為基礎,是軟硬件之間的一個中間件。OPC規範包括OPC服務器和OPC客戶兩個部分,其實質是在硬件供應商和和軟件開發商之間建立了一套完整的“規則”,隻(zhi)要(yao)遵(zun)循(xun)這(zhe)套(tao)規(gui)則(ze),數(shu)據(ju)交(jiao)互(hu)對(dui)兩(liang)者(zhe)來(lai)說(shuo)都(dou)是(shi)透(tou)明(ming)的(de),硬(ying)件(jian)供(gong)應(ying)商(shang)無(wu)需(xu)考(kao)慮(lv)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)的(de)多(duo)種(zhong)需(xu)求(qiu)和(he)傳(chuan)輸(shu)協(xie)議(yi),軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)商(shang)也(ye)無(wu)需(xu)了(le)解(jie)硬(ying)件(jian)的(de)實(shi)質(zhi)和(he)操(cao)作(zuo)過(guo)程(cheng)。
OPC在應用中的互聯模型如圖1所示。
2、礦井帶式輸送機遠程監控係統運行原理
2.1係統運行構成
帶式輸送機遠程監控係統的結構構成框圖如圖2所示。
(1)監控係統界麵由2台工控機(1台備用)組成,工控機上安裝的監控軟件用於實現通過OPC與控製各段帶式輸送機的西門子S7 - 300係列PLC通信。
(2)西門子以太網光纖交換模塊OSM,通過交換機技術和快速介質冗餘技術建立100 Mb/s冗餘工業以太網環結構(最大重構時間為0.3 s)。
(3)西門子以太網通信模塊CP343 -1,用於實現控製帶式輸送機的PLC通過OPC與監控軟件的通信。
2.2基於OPC的監控係統的運行原理
2.2.1 0PC的客戶
該係統監控軟件選用組態王,組態王支持OPC技術,可以同時掛接任意多個OPC服務器,每個OPC服務器都被作為一個外部設備,可以進行定義、增加或刪除。運行程序時,組態王能夠分別和多個OPC服務器建立連接,自動完成和OPC服務器之間的數據交換。
2.2.2 0PC服務器及現場設備
現場控製設備為西門子的S7 - 300係列的PLC,其CPU通過以太網通信模塊CP343 -1通過OPC和上位機的監控軟件實現通信,如圖3為現場控製帶式輸送機的PLC係統的構成,其CPU中相應的運行參數數據通過CP343 -1以太網通信模塊及時地在OPC服務器中顯示反映,從而實現OPC客戶與現場設備的通信。
2.2.3組態王與OPC服務器的連接
(1)建立OPC設備:當OPC服務器和OPC基金會提供的相應組件注冊安裝完畢後就可以進行客戶程序和服務器的連接。
(2) OPC服務器中定義數據項:OPC服務器中需要定義與實際現場設備相關聯的數據項來代表某個現場信息。
(3) OPC服務器與組態王數據詞典的連接:數據詞典時組態王軟件的實時數據庫,在TOUCH-VEW運行時,現場的生產信息將實時地反映在變量當中,因此需要將OPC服務器中的數據項與組態王中的變量相關聯。
(4)組態王界麵.製作與實際運行:當組態王數據字典中的數據變量定義之後,就可以在畫麵開發係統中設計監控界麵,將變量以數字或實時曲線、曆史曲線等方式顯示出來。
(5)係統部分監控運行界麵簡介:①係統遠程監控運行係統的主界麵,運行時3段帶式輸送機(地麵、井下- 326、井下- 750)的顯示量、控製量、曆史曲線等,可以調用相應的界麵而進行相應的操作控製,從而實現對現場設備數據的監視和相關設備的監控;②帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)顯(xian)示(shi)界(jie)麵(mian),在(zai)該(gai)界(jie)麵(mian)中(zhong)可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)的(de)顯(xian)示(shi)各(ge)段(duan)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)運(yun)行(xing)的(de)各(ge)種(zhong)參(can)數(shu)量(liang),以(yi)便(bian)在(zai)集(ji)控(kong)調(tiao)度(du)室(shi)進(jin)行(xing)監(jian)視(shi)以(yi)及(ji)對(dui)現(xian)場(chang)反(fan)映(ying)的(de)信(xin)息(xi)做(zuo)出(chu)及(ji)時(shi)處(chu)理(li),以(yi)達(da)到(dao)實(shi)時(shi)、可靠、快速的監控效果;③帶式輸送機的控製界麵,係統根據參數的設定值(如運人、運煤、驗繩、均轉矩、均轉速、自動、一手動等參數),而(er)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)控(kong)製(zhi)量(liang)的(de)操(cao)作(zuo),由(you)於(yu)礦(kuang)井(jing)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)環(huan)境(jing)的(de)複(fu)雜(za),特(te)別(bie)是(shi)在(zai)運(yun)煤(mei)的(de)同(tong)時(shi)還(hai)涉(she)及(ji)到(dao)運(yun)人(ren),所(suo)以(yi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)係(xi)數(shu)要(yao)求(qiu)比(bi)較(jiao)高(gao),該(gai)係(xi)統(tong)所(suo)用(yong)的(de)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)是(shi)由(you)ASCS係列的全數字電控調速控製係統,該係統安全係數比大,在該控製界麵中可以實施開車、緊急停車、正常停車等控製信號,發出的相應控製信號發送給PLC,由PLC來執行相應的操作。
(6)帶式輸送機部分控製量原理簡介:就地或者遠程的控製信號發送給現場的PLC,現場的PLC分為操作與保護PLC。①操作PLC的主要功能有接收外部信號輸入,按照擬定的邏輯控製操作台麵板上指示燈的狀態,將部分輸入/輸出信號發送給保護PLC,將全部輸入信號發送給上位機係統;②保護PLC的主要功能有接收外部信號輸入,按照擬定的邏輯控製繼電器動作(包括起車預告、電氣製動停車、緊急停車及正常停車等),將全部輸入信號及部分輸出信號發送操作PLC,圖4和圖5分別為正常開車與正常停車的控製流程圖。
正常開車控製流程如下:
按下起車預告按紐,電笛發出開車預告信號。1號、2號電機風機、整流櫃風機、磁場櫃風機工作繼電器和接觸器得電而運轉,此時磁場電壓建立,電機激磁很快達到額定電流。
zhengchangkaichejidianqidedian,qichangkaidianbiheyibianchufatiaojiezhongjianjidianqidedian,tiaojiekongzhixitongzaidedaocixinhaohoukaishixitongtiaojiegongzuo,zhengliuqiliangduanyouzhiliushuchu,diandongjidingziliangduanjianliqidianya。dangdianshudianliudadao160~200 A後,工作閘鬆閘,係統起車。
控製係統檢測到帶式輸送機的帶速達到0.2m/s時,低速繼電器得電,其常開點閉合保持正常開車繼電器得電。至此,帶式輸送機啟動過程完畢,帶式輸送機進入正常工作狀態。
正常停車控製流程:按下正常停車按鈕,即可使係統正常停車,此時控製係統將迫使速度給定為零。輸出整流電壓將線性下降,當輸送機速度低於0.1 m/s,控製器使低速繼電器失電,使工作閘抱閘。低速停車後PLC時鍾T2開始計時,其延時閉合的常開接點經過延時使邏輯回路12閉合,為下次開車做準備,係統停車完畢。
3、結 語
帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)表(biao)明(ming),該(gai)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)礦(kuang)井(jing)生(sheng)產(chan)的(de)要(yao)求(qiu),提(ti)高(gao)了(le)礦(kuang)井(jing)運(yun)輸(shu)的(de)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv),為(wei)礦(kuang)井(jing)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)工(gong)作(zuo)注(zhu)入(ru)了(le)新(xin)的(de)活(huo)力(li)。
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