世紀星組態軟件煤礦井下膠帶監控系統解決方案
北京世紀長秋科技有限公司
一、概述
隨著工業自動化控制水平的提高，每個行業的廠家都競相投入先進的生產設備以求在市場競爭中取得優勢。煤炭行業作為一項支柱產業同樣面臨著這一挑戰，再加上煤礦井下生產環境十分惡劣，許多崗位不宜人工值守，監控系統在該環節的投入勢在必行。膠帶運輸是煤礦生產中十分重要的環節，任何一種操作都至關重要，因此應用在監控系統中的監控系統的性能必須成熟且可靠。
二、監控設備
某礦井下受監控設備有：三條膠帶－－－－東翼膠帶，中央主膠帶，西翼膠帶。各膠帶對應的儲煤倉，配倉刮板機，伺服電機。需要的監測信號主要有：各膠帶當前運行狀態信息值，配倉刮板機的運行情況，如當前膠帶起停信息、膠帶帶速、膠帶伺服電機電流，還有一些故障信息如膠帶跑偏、堵塞、打滑等。需要的控制信號有：系統起車停車，單臺設備起停車，手動自動選擇，以及某些故障信號的解鎖恢復等。控制中心設在地面，配合工業電視和通信設備實現井下膠帶監控。
三、監控系統結構
系統拓撲圖如下：
整個系統可分為兩層：監控管理層和現場測控層，監控管理層由兩臺本地節點的上位機和數臺遠程節點的客戶機共同組成C/S結構。本地節點的上位機配有CP5613現場總線接口卡，它可從Profibus-S7現場總線中獲取PLC等數據采集設備中的數據。為了保證系統的穩定性，系統運用了雙機冗余，將另一臺工控機通過同樣的現場總線接口卡CP5613與現場總線相連，若其中一臺工控機發生故障，另一臺可繼續運行。各客戶端工作站，亦稱為遠程節點，配有相同《世紀星組態軟件》，通過《世紀星組態軟件》本身的網絡特性向本地節點存取設備的數據。
現場測控層由PLC及其所連接的膠帶信息測控設備構成，PLC負責現場數據采集和設備控制。本系統采用西門子公司300系列的PLC。CPU315-2DP集成了PROFIBUS- DP現場總線接口裝置。分布式I/O系統在現場運行，并采用ET200通訊模塊與PROFIBUS- DP相連接。 I/O模塊下的執行器和傳感器連接到現場設備，I/O模塊按主/從模式向現場設備提供輸出數據并向CPU或上位機饋送輸入數據。
上位機的《世紀星組態軟件》通過Profibus-S7驅動程序從Profibus-S7總線上獲取PLC數據，完成設備監測和控制。
四、監控系統的軟件結構
軟件結構部分包括Windows2000 操作系統、下位機編程軟件、上位機監控軟件。
1、下位機編程軟件
PLC程序的編制在上位機中完成，本系統采用SIMATIC S7-300的配套編程工具STEP7完成硬件組態、參數設置、編程、測試、調試和文檔處理。通常，用戶程序由組織塊（OB）、功能塊(FB、FC)、數據塊（DB）構成。其中，OB是系統操作程序與應用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運行。功能塊(FB、FC)是用戶子程序。數據塊（DB）是用戶定義的用于存取數據的存儲區，本系統中它是上位機監控軟件與STEP7程序的數據接口點。在PROFIBUS-S7中配置與其相對應的DB塊就可實現上位機與STEP7程序的數據接口。
2、上位機監控軟件
《世紀星組態軟件》是在PC機上開發的智能型人機接口（MMI）軟件系統，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平臺作為其操作系統，全中文界面，并充分利用了Windows的各種便利功能。
《世紀星組態軟件》由開發系統和運行系統組成。開發系統是《世紀星組態軟件》的集成開發環境，軟件開發者在這個環境中完成界面的設計、數據庫定義、動畫連接、硬件設備安裝、網絡配置、系統配置等。該系統具有先進完善的圖形生成功能；數據庫中有多種數據類型，不但能合理地抽象控制對象，而且能非常簡單、方便地對數據的報警、趨勢曲線、歷史數據記錄、安全防范等進行操作；開發者利用其豐富的圖形控件和自定義圖庫功能，可以大大減少設計界面的時間；通過簡單而實用的編程命令語言，開發者不需要編程經驗就可以設計完成實際工程；方便的硬件設備安裝向導和全面地支持國內國際工控底層設備，徹底實現工控現場的數據采集和監控功能。
運行系統是《世紀星組態軟件》系統的實時運行環境，用于顯示開發系統中建立的動畫圖形畫面，并負責數據庫與硬件設備的數據交換。運行系統能實時而形象地反映現場的所有參數和實際情況；通過實時數據庫管理從工業控制對象采集各種數據；可把數據的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成實時和歷史報警、歷史數據記錄、實時和歷史趨勢曲線等監控功能；可生成歷史數據文件，用于追憶歷史事件；靈活方便的組態式報表，可充分滿足用戶的各種報表需要。
五、工藝過程
1、狀態顯示畫面
狀態顯示畫面主要顯示各膠帶當前運行狀態信息值，如當前膠帶帶速、儲煤倉的倉位以及一些故障信息，如膠帶跑偏、堵塞、打滑等，并可用不同的顏色來表示當前狀態為正常還是異常。
在該畫面中還包含單臺設備控制子畫面。盡管系統起停關系已經在STEP7中進行組態編程，但是在某些情況下還需要對設備進行單臺控制。在畫面中點擊相應設備按鈕就可對該設備進行單獨控制。數據被寫回到現場過程硬件中從而進行控制操作。
2、實時報警處理
對系統實時采集的數據進行判斷，發出報警信號，并按技術要求進行處理并自動進行相應的設備控制，如對膠帶故障信號的解鎖及其恢復等。
3、報表打印
利用世紀星的DDE功能開發出實時報表并具有隨時打印功能。
4、實時數據曲線顯示
監視設備重要參數的變化趨勢曲線，從而可以了解設備在一段時間的運行狀況。
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