副井提升机信号系统与传动系统软件通讯设计

副井提升机信号系统与传动系统软件通讯设计

单杰

（淮南矿业集团谢桥矿安徽淮南236221）

摘要：针对副井提升系统信号通讯的单一硬件通讯做出改进。通过DP耦合器实现车房司机操作台处信号系统PLC与车房电控室内传动PLC之间基于ProfiBusDP网络通讯，实现了提升信号系统的软件通讯。通过此设计改变了副井提升信号系统单一硬件通讯的模式，解决了硬件故障造成的提升信号中断的情况发生，实现了信号系统冗余保护，确保了提升机精确、稳定的运行，提高了提升机安全运行及效率，具有极大的安全效益。

关键词：煤矿；信号系统；网络通讯

一、设计原因及背景

淮南矿业集团某矿副井提升机信号系统网络采用如下方式构成：上井口信号室信号系统PLC、下井口信号室信号系统PLC、提升司机室操作台处的信号系统PLC、传动PLC对提升信号采集参与提升机控制。既当提升信号（信号停止：0点；快上：2点；快下：3点；慢上：4点；慢下：5点），由下井口发信号到上井口，之后上井口转发相同的信号，车房信号系统PLC判断一致后输出到传动PLC实现提升机运行（上、下口信号室发出信号停止：0点均输出到传动PLC上实现停车）。而现场提升司机室操作台处的信号系统PLC对传动PLC传输使用的是单一的硬件传输，即通过车房操作台信号PLC输出模块到接线排、继电器再到车房电控室内传动PLC的数字输入模块这一个硬件传输信号的方式，该传输方式单一，稳定性不好，存在提升信号传递中断的风险。

在实际工作中我们发现，由于受现场工作环境温度、湿度等变化因素影响，再加上安装使用时间较长，虽然平时检修周期性定期进行，但是仍会有检测不到之处等等。可能会出现这样和那样的硬件问题，如接线端子松脱、接线端子及接线氧化、继电器故障（由于触点反复开关造成开闭电弧的连续发生，以触点部位中心发生异常发热，有触点熔断，熔解，溶解固化等现象发生导致动作不良；超过触点额定电流的异常过电流（短路电流的情况也有）会造成继电器内部的回路发生熔断和触点熔解固化现象，导致动作不良；对线圈施加过电压会造成线圈局部短路发生熔断，线圈断线。会有线圈异常发热的痕迹残留等）等问题，而这些问题的出现则会导致提升信号传递的中断，譬如当罐笼到位按停止（信号0）按钮后，“停止”信号的传输到车房操作台信号PLC，但硬件传输出现故障（不通），则传动PLC就采集不到“停止”输入信号，会有罐笼停不下来的情况，可能造成提升事故发生。

现在通过另加一路提升信号系统与传动系统的软件通讯，实现对提升信号单一硬件通讯的冗余保护，增加了提升系统运行的安全系数，确保了副井提升系统的安全运行。

二、副井提升机信号系统与传动系统软件通讯设计方案

1）依据提升机现有的硬件配置：信号系统PLC（S7-300）、传动PLC（罗克韦尔的AB1756PLC）我们增设DP耦合器（DP/DPCoupler）一台。通过DP耦合器实现车房司机操作台处信号系统PLC与车房电控室内传动PLC之间基于ProfiBusDP网络通讯，即实现提升信号的软件通讯。因此整项改造设计由信号系统PLC（S7-300）、传动PLC（罗克韦尔的AB1756PLC）、DP耦合器（DP/DPCoupler）、ProfibusDP通讯线约200m（含DP头）几部分组成。仅有DP耦合器为新增设备，其作用为DP耦合器（DP/DPCoupler）用于连接两个Profibus-DP主站网络，以便在这两个主站网络之间进行数据通讯，数据通讯区最高可以达244字节输入和244字节的输出，满足现场传输需求。对于DP/DPCoupler连接的两个网段,通讯速率可以不同,因此DP/DPCoupler非常适用于不同通讯速率的两个Profibus-DP主站系统之间的数据通讯,但是对于通讯数据区，网络1（信号系统PLC）的输入区必须和网络2（传动PLC）的输出区完全对应，同样网络2（传动PLC）的输入区必须和网络1（信号系统PLC）的输出区完全对应,否则会造成通讯故障,下图显示了两个网络之间的数据通讯区的对应关系:

2）进行DP/DPCoupler在两个ProfibusDP网络通讯中的硬件组态，组态完成后即可实现信号PLC（S7-300PLC）与PLC（罗克韦尔的AB1756PLC）之间基于ProfiBusDP网络通讯。即提升信号发出后不仅是现场提升司机室操作台信号PLC输出模块到接线排、继电器再到车房电控室内传动PLC的数字输入模块这一个硬件传输信号的方式，同时还有提升司机室操作台信号PLC到传动PLC通过DP耦合器DP/DPCoupler的软件通讯，从而实现了对副井提升信号单一硬件通讯的冗余保护。

三、结语

通过车房信号PLC与车房电控室内传动PLC之间建立Profibus-DP网通讯，实现对提升信号单一硬件通讯的冗余保护后，有效的避免了因硬件故障而造成信号传递的中断而无法正常提升的故障发生，确保了提升机精确、稳定的运行，确保了提升系统安全运行及效率的提高，具有很好的安全效益。此项设计具有以下优点1、利用我们现有在用的Profibus-DP网络进行通讯，没有增加新的网络通讯方式，便于日后维护。2、软件通讯方式传递提升信号较硬件的提升信号传递方式可靠性高，稳定性强，可以做为硬件信号传递的冗余保护。3、该项技术创新需要新增设备少，仅需增加DP耦合器就可以，成本费用低廉。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M]北京：煤矿工业出版社，2016.

[2]汪晓平.PLC可编程序控制器系统开发实例导航[M]北京：人民邮电出版社，2002.

[3]廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M]北京：机械工业出版社，2005.