基于InTouch的煤矿自动排水通讯系统设计

2011年第1O期煤炭工程基于InTouch的煤矿自动排水通讯系统设计高妍，靳宝全，王永红(太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原030024)摘要：针对目前煤矿排水通讯系统的不足，设计了一种基于InTouch的煤矿自动排水通讯系统．该系统将S7—200PLC作为核心控制器，利用InTouch组态软件开发上位机人机界面，并通过工业以太网和光纤技术进行远程通讯，既可实现就地手动、自动控制，叉能实现远程监控，并具有数据查询处理和报警等功能。测试结果表明：该系统运行稳定、实时性强、传输可靠。关键词：InTouch；煤矿自动排水；PLC；以太网；通讯系统中图分类号：TD442文献标识码：B文章编号：1671—0959(2011)10-0127—03近年来，煤矿井下透水事故频发，已经严重影响到煤矿企业的生产和安全。如何将煤矿开采过程中涌出的矿井水及时快速地排出井下，成为当前煤矿安全生产急待解决的首要问题。目前多数煤矿由于井下生产条件恶劣，排水系统仍采用传统的继电接触器控制系统，依靠人工监视水位、手动操作水泵启停的控制模式，无法实现数据远程传输与远程控制，这种控制模式增大了工人的劳动强度，而且可靠性差、效率低下，既制约了企业的发展，又会由于人为因素给煤矿生产埋下重大的安全隐患。国内外针对煤矿排水控制的研究很多，如文献[1]采用LabVIEW虚拟仪器和局域网通讯技术设计排水监控系统，文献[2]提出基于嵌入式Linux的矿井远程监控系统，并通过GPRS网络与PC机实现远程通讯，文献[3]用单片机控制与PC监视相结合，用RS485接口与上位机通讯，设计排水监控系统，文献[4—6]采用PLC与以太网实现自动排水通讯控制。这些研究极大地改善了煤矿现有通信，对保证煤矿安全生产起到了积极作用。文章设计了一种基于InToueh的煤矿自动排水通讯系统，该系统以矿用隔爆兼本安PLC为控制核心，用InToueh组态软件设计人机界面，通过工业以太网与光纤进行远程通讯，既能实现就地监控又具有远程监控功能。1基本方案系统由现场显示、控制部分和人机界面组成，井下现场与地面监控站之间通过光纤实现通信。通信示意图如图1所示。现场显示界面采用西门子TP177A6”触摸屏作为显示器，这种触摸屏操作简单，可靠性高，适用于井下恶劣的工作环境，可通过RS一422／485接口与s7—200PLC连接，利用WinCCFlexible2007软件可以方便快速地组态各种画图1通信示意图面。该系统中的触摸屏是被封装起来的，只能作为显示器，不能进行触摸操作，屏幕状态的改变只能通过PLC程序进行控制。人机界面(上位机)使用Wonderware公司的InTouch创建上位机的监控界面，利用SIDireetDAServer的SuiteLink协议，通过光纤与现场PLC进行数据通信，实现对现场PLC控制单元的远程监视和控制。现场控制部分采用西门子公司生产的可编程控制器s7—200PLC(CPU226CN)+扩展以太网模块CP243—1实现以太网网络连接。PLC是整个控制系统的核心部分，与传统的继电接触器控制系统相比，可编程控制器具有可靠性高、可编程、I／0接口模块丰富、安装简单等特点，而且PLC大多采用模块化结构，更能满足各种工业控制需要，维修也更加方便。以太网模块CP243—1通过总线电缆连接在PLC的右端，CP243—1上有一个RJ45口，可实现以太网网络连接，传统的电缆最多只能传输100m的以太网电信号，而使用光纤则最高可达到100km的传输距离，通过光纤收发器可以将电信号转换成光信号进行远距离传输。收稿日期：2011—06—05作者简介：高妍(1969一)，女，山西太原人，硕士、讲师，毕业于太原理工大学工业自动化专业，主要研究方向为煤矿自动化。l27学兔兔www.xuetutu.com煤炭工程2011年第10期为适应井下恶劣的工作环境，该系统采用隔爆兼本安PLC，其硬件结构如图2所示。外接交流电源AC127／660经变压器(输入为127V和660V两档可选，输出为127V)降压后进人PIC和两路LSCT一24本安电源模块，输出24V直流供传感器使用，PIC选用SIEMENSs7—200CPU226CNAC—DC—RIY主机(24点输入，l6点输出)，上有两个RS485接口，一个接口与TP177A6”触摸屏显示器相连，另一个用于供PPI下载、调试程序。PLC的扩展模块包括数字量输入输出模块EM221(16个数字量输入点数)，两套模拟量输入模块EM231(共有8个模拟量输入点数)，以太网通讯模块CP243—1。此外还装有操作按钮、报警指示灯、隔离继电器组、保护装置等，并采用防爆防水外壳。ACl27／660变器卜÷1本安LI土源ll开停传感器IJ水位、压力传感器llI量ll模拟量lICPU226}