【正文】 器相連， 能夠靈活方便地實(shí)現(xiàn)對空壓機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明該控制系統(tǒng)運(yùn)行良好，效果達(dá)到了預(yù)期要求。目前大部分空壓機(jī)存在著控制方式落后、操作不方便的問題。另外，空壓機(jī)耗電量很大，其中有相當(dāng)長時(shí)間是在空載或輕載狀態(tài)下運(yùn)行，導(dǎo)致能耗大、機(jī)器受損嚴(yán)重、運(yùn)行成本較高?？删幊炭刂破鳎≒LC）是一種新型的通用控制裝置，他將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好、編成簡單、使用方便、體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展，礦山對礦山設(shè)備的要求越來越高,建設(shè)本質(zhì)安全性礦山已成為煤礦生產(chǎn)建設(shè)的核心。用繼電器搭成的控制電路具有可靠性差、不易維護(hù)、不易監(jiān)視，已不能適應(yīng)當(dāng)前的要求。隨著電子技術(shù)、軟件技術(shù)、控制技術(shù)飛速發(fā)展，可編程控制器（PLC）發(fā)展迅猛，性能很高，價(jià)格較為合理，與繼電器搭的控制電路比具有非常大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的保護(hù)主要采用分離儀表，其可靠性差、集成度低、費(fèi)用高，不能有效的滿足礦山設(shè)備投入的經(jīng)濟(jì)性和安全性的要求。對于空氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，我們主要關(guān)心各個(gè)參數(shù)（溫度，壓力）是否正常。同時(shí)，操作人員還得對某些參數(shù)進(jìn)行記錄，這是一項(xiàng)繁瑣的工作，不僅增加了工作量，還增加了運(yùn)行成本。它的出現(xiàn)，大大簡化了人員和設(shè)備配置。WinCC組態(tài)軟件能充分利用Windows強(qiáng)大的圖形編輯功能，以動畫形式顯示監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，方便構(gòu)成監(jiān)控畫面和實(shí)現(xiàn)控制功能，并可以生成報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)等，為工業(yè)監(jiān)控軟件開發(fā)提供了便利的軟件開發(fā)平臺，從整體上提高了工控軟件的質(zhì)量。相比于以往的監(jiān)測控制系統(tǒng)，我們只要在組態(tài)好的計(jì)算機(jī)圖形界面上輕輕一點(diǎn)鼠標(biāo)，就可以獲需所要的信息，進(jìn)行相應(yīng)的操作。它具有的報(bào)警記錄使我們能及時(shí)得知異常情況并找出錯原因，它所具有的變量歸檔和報(bào)表打印使我們能大量存檔并隨時(shí)打印出來，以供分析。第2章 硬件選型和地址符號表 PLC模塊的選擇 PLC通過設(shè)計(jì)程序的梯形圖邏輯以及上位機(jī)發(fā)出的指令，完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。下位機(jī)全部采用西門子SIMATIC S7系列PLC。系統(tǒng)原理圖如圖21所示。考慮到負(fù)載模塊不是很多，故選取5A的電源。3．?dāng)?shù)字量輸出(DO)模塊SM322 本系統(tǒng)選擇直流16路繼電器輸出型數(shù)字量輸出模塊，其型號為：SM332 DO16*DC24V/ 6ES7 3228BH010AA0。4．?dāng)?shù)字量輸入（DI）模塊SM321本系統(tǒng)采用16個(gè)數(shù)字量輸入塊。本次系統(tǒng)用了兩個(gè)數(shù)字量輸入。其型號為：SM331 AI8*12bit 6ES7 3317KF020AB0。6．模擬量輸出(AO)模塊SM332 本系統(tǒng)采用12位模擬量輸入模塊。本次設(shè)計(jì)共2個(gè)模擬量輸入，故選用一塊該模塊。上位機(jī)軟件采用德國SIMATIC公司的WinCC(Windows Control Center)軟件，定時(shí)采集各種儀表和監(jiān)測傳感器檢測的信號。此外，本系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的鏈接，PLC采集到的信號經(jīng)過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程調(diào)度室，使企業(yè)授權(quán)人員能瀏覽或者控制壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況。圖22 S7300組態(tài)中導(dǎo)入智能儀表的GSD文件PLC與溫度、壓力等參數(shù)的采集模塊的通信是采用PROFIBUS現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在本S7300PLC控制系統(tǒng)中，只需要在STEP7中導(dǎo)入智能儀表的GSD文件然后進(jìn)行相應(yīng)的組態(tài)即可。S7300PLC通過RS485與通風(fēng)機(jī)房各高壓柜中的微機(jī)保護(hù)裝置通信，收集各高壓柜的遙測、遙信數(shù)據(jù)[7]。通過配備的觸摸屏系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遙測、遠(yuǎn)程信息的現(xiàn)場集中顯示。WinCC與PLC之間的過程通訊結(jié)構(gòu)如圖23所示。脈沖捕捉功能允許PLC捕捉到持續(xù)時(shí)間很短的脈沖。當(dāng)一個(gè)輸入設(shè)置了脈沖捕捉功能時(shí)，輸入端的狀態(tài)變化被鎖存并一直保持到下一個(gè)掃描循環(huán)刷新。第3章 下位機(jī)程序設(shè)計(jì) 礦山空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的工藝流程其流程圖如圖31所示。氣鎬用于礦山開礦。保證正常的生活用水。確認(rèn)錯誤以后重新啟動空壓機(jī)。2．鼠標(biāo)左鍵單擊“SIMATIC 300站點(diǎn)”，雙擊右邊的“硬件”對SIMATIC 300的站點(diǎn)進(jìn)行組態(tài)，在SIMATIC 300站點(diǎn)界面中的左上部分添加“機(jī)架”，然后在右邊選擇我們已經(jīng)選型好的硬件，選擇“SIMATIC 300”，在PS300中選擇電源模塊，CPU300中選擇CPU模塊，在SM300中可以添加數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出，以及模擬量輸入/輸出模塊。在界面的左下角可以看到填入機(jī)架內(nèi)的模塊的訂貨號。如果添加的正確的話，編譯無誤，如果添加錯誤的話，組態(tài)的硬件無法被編譯或保存，必須組態(tài)正確才可以保存[17]?！癝IMATIC 300站點(diǎn)”，雙擊右邊的“硬件”對SIMATIC 300的站點(diǎn)進(jìn)行組態(tài)，在SIMATIC 300站點(diǎn)界面中的左上部分添加“機(jī)架”，然后在右邊選擇我們已經(jīng)選型好的硬件，選擇“SIMATIC 300”，在PS300中選擇電源模塊，CPU300中選擇CPU模塊，在SM300中可以添加數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出，以及模擬量輸入/輸出模塊。在界面的左下角可以看到填入機(jī)架內(nèi)的模塊的訂貨號。如果添加的正確的話，編譯無誤，如果添加錯誤的話，組態(tài)的硬件無法被編譯或保存，必須組態(tài)正確才可以保存[10]。手動控制變頻器來控制電機(jī)啟動空壓機(jī)的正常運(yùn)行。為礦山的作業(yè)提供了方便。首先在PLC程序中都有OB100對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，它的作用是啟動系統(tǒng)的時(shí)候一次值。如圖34所示。如圖35所示。最后是PID控制：在實(shí)際的工程應(yīng)用中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。通過PID控制對礦山的用水庫中的液位進(jìn)行控制，能保真礦山的居民正常的用水和工業(yè)用水。用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報(bào)表等。 WinCC最引人注目之處還是其廣泛的應(yīng)用范圍。使其不但可以用于機(jī)械工程中的單用戶應(yīng)用，而且還可以用于復(fù)雜的多用戶解決方案，甚至是工業(yè)技術(shù)中包含有幾個(gè)服務(wù)器和客戶機(jī)的分布式系統(tǒng)[13]。2．多處理平臺：WindowsNT可在一個(gè)平臺上支持2到32個(gè)處理器，同時(shí)，WinCC支持均衡的多處理系統(tǒng)[14]。當(dāng)其中一臺出現(xiàn)故障時(shí)，另外一臺計(jì)算機(jī)仍然可以繼續(xù)監(jiān)控壓縮機(jī)，從而不影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。這保證了壓縮機(jī)檢測系統(tǒng)運(yùn)行的獨(dú)立性[15]。這意味著我們可以根據(jù)需要隨時(shí)擴(kuò)展和升級軸流壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)[16]。這使我們在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的時(shí)候又多了一條解決問題的途徑。這增強(qiáng)了監(jiān)控系統(tǒng)的附加功能，如：現(xiàn)場打印報(bào)表[17] [18]。2．圖形編輯器是一種用于創(chuàng)建過程畫面并使其動態(tài)化的編輯器。也可以通過動作編程將動態(tài)添加到單個(gè)圖形對象上[19]。3．報(bào)警記錄（信息系統(tǒng)）負(fù)責(zé)消息的采集和歸檔，包括過程、預(yù)加工、表達(dá)式、確認(rèn)及歸檔等消息的采集功能。系統(tǒng)向?qū)Ш徒M態(tài)對話框在組態(tài)期間提供相應(yīng)的支持，為了在運(yùn)行中顯示消息，可以使用包含在圖形編輯器的對象選項(xiàng)板中的報(bào)警控件?？梢宰杂傻倪x擇歸檔、采集和歸檔定時(shí)器的數(shù)據(jù)格式。 創(chuàng)建礦山空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)控項(xiàng)目 創(chuàng)建步驟1．啟動WinCC，單擊“開始”SIMATICWinCCWinCC SP3 ASIA菜單項(xiàng)。3．在對話框中選擇“單用戶項(xiàng)目”，單擊“確定”，彈出第二個(gè)對話框，如圖42所示輸入項(xiàng)目名稱，選擇保存路徑，單擊創(chuàng)建即可。激活項(xiàng)目時(shí)，將裝載運(yùn)行系統(tǒng)所需要的附加程序模塊。如圖43所示。此名稱應(yīng)與Windows的計(jì)算機(jī)名稱相同。但是這種更改必須要WinCC重啟后才能生效。在缺省狀態(tài)下，將始終啟動并激活圖形運(yùn)行系統(tǒng)。3．在“參數(shù)”選項(xiàng)卡上，可選擇運(yùn)行系統(tǒng)的語言和時(shí)基。這樣，項(xiàng)目啟動時(shí)將首先打開所選擇的啟動畫面。5．在“運(yùn)行系統(tǒng)”選項(xiàng)卡上，可設(shè)置Visual Basic畫面腳本和全局腳本的調(diào)試特性，還可以設(shè)置啟用監(jiān)視鍵盤等選項(xiàng)。對運(yùn)行系統(tǒng)的修改，大部分的設(shè)置在重新修改激活后即可生效；部分設(shè)置須重新啟動，才能生效。此通訊驅(qū)動程序支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和類型，具有良好的開放性和靈活性。通過ActiveX、OPC、SQL等標(biāo)準(zhǔn)接口，WinCC可以方便地與其他軟件進(jìn)行通信。2．通過數(shù)據(jù)管理器在外部設(shè)備和WinCC變量之間建立一個(gè)在線運(yùn)行接口。 添加SIMATIC S7 Protocol Suite驅(qū)動程序的步驟1．在WinCC項(xiàng)目管理器的瀏覽窗口中，右擊“變量管理”。圖44 添加S7驅(qū)動程序3．建立連接參數(shù)：添加完“SIMATIC S7 Protocol ”驅(qū)動程序之后，點(diǎn)擊圖標(biāo)前面的“+”號，就可以看到“MPI”、“PROFIBUS”圖標(biāo)，單擊“新建驅(qū)動程序連接”，會彈出一個(gè)連接屬性的對話框，如圖45所示。還可以單擊旁邊的“屬性”按鈕，彈出一個(gè)“連接參數(shù)”對話框，在這里可以設(shè)置S7的網(wǎng)絡(luò)地址：站地址、段ID、機(jī)架號、插槽號（如圖46所示）。圖45 新建變量連接圖46 設(shè)置卡槽號 建立變量連接變量系統(tǒng)是組態(tài)軟件的重要組成部分，WinCC中的變量類型有In和Out。按照功能又可以分為外部變量、內(nèi)部變量、系統(tǒng)變量和腳本變量這四種。WinCC還提供了一些預(yù)定義的中間變量，稱為系統(tǒng)變量。1．變量的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型取決于用戶怎樣去使用該變量。8位數(shù)占1字節(jié)的存儲空間，16位數(shù)占2字節(jié)的存儲空間，依此類推。2．創(chuàng)建與編輯變量在WinCC項(xiàng)目管理器的變量管理器中，打開“內(nèi)部變量”目錄。在“常規(guī)”選項(xiàng)卡上，我們可以設(shè)置變量的五個(gè)屬性：“名稱”、“數(shù)據(jù)類型”、“長度”、“地址”、“改變格式”。圖47 新建變量如：16位數(shù)的長度是2，這時(shí)長度框變?yōu)榛疑?，表明不可以更改。輸入名稱為“TE101”，單擊地址域旁邊的“選擇”按鈕，打開“地址屬性”對話