一、概述
隨著工業(yè)自動化控制水平的提高，每個行業(yè)的廠家都競相投入先進的生產(chǎn)設備以求在市場競爭中取得優(yōu)勢。煤炭行業(yè)作為一項支柱產(chǎn)業(yè)同樣面臨著這一挑戰(zhàn)，再加上煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，許多崗位不宜人工值守，監(jiān)控系統(tǒng)在該環(huán)節(jié)的投入勢在必行。膠帶運輸是煤礦生產(chǎn)中十分重要的環(huán)節(jié)，任何一種操作都至關重要，因此應用在監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)的性能必須成熟且可靠。
二、監(jiān)控設備
某礦井下受監(jiān)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(jiān)測信號主要有：各膠帶當前運行狀態(tài)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(tǒng)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?？刂浦行脑O在地面，配合工業(yè)電視和通信設備實現(xiàn)井下膠帶監(jiān)控。
三、監(jiān)控系統(tǒng)結構
系統(tǒng)拓撲圖如下：
整個系統(tǒng)可分為兩層：監(jiān)控管理層和現(xiàn)場測控層，監(jiān)控管理層由兩臺本地節(jié)點的上位機和數(shù)臺遠程節(jié)點的客戶機共同組成C/S結構。本地節(jié)點的上位機配有CP5613現(xiàn)場總線接口卡，它可從Profibus-S7現(xiàn)場總線中獲取PLC等數(shù)據(jù)采集設備中的數(shù)據(jù)。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)運用了雙機冗余，將另一臺工控機通過同樣的現(xiàn)場總線接口卡CP5613與現(xiàn)場總線相連，若其中一臺工控機發(fā)生故障，另一臺可繼續(xù)運行。各客戶端工作站，亦稱為遠程節(jié)點，配有相同《世紀星組態(tài)軟件》，通過《世紀星組態(tài)軟件》本身的網(wǎng)絡特性向本地節(jié)點存取設備的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)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(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設備控制。本系統(tǒng)采用西門子公司300系列的PLC。CPU315-2DP集成了PROFIBUS- DP現(xiàn)場總線接口裝置。分布式I/O系統(tǒng)在現(xiàn)場運行，并采用ET200通訊模塊與PROFIBUS- DP相連接。 I/O模塊下的執(zhí)行器和傳感器連接到現(xiàn)場設備，I/O模塊按主/從模式向現(xiàn)場設備提供輸出數(shù)據(jù)并向CPU或上位機饋送輸入數(shù)據(jù)。
上位機的《世紀星組態(tài)軟件》通過Profibus-S7驅(qū)動程序從Profibus-S7總線上獲取PLC數(shù)據(jù)，完成設備監(jiān)測和控制。
四、監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結構
軟件結構部分包括Windows2000 操作系統(tǒng)、下位機編程軟件、上位機監(jiān)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(tǒng)采用SIMATIC S7-300的配套編程工具STEP7完成硬件組態(tài)、參數(shù)設置、編程、測試、調(diào)試和文檔處理。通常，用戶程序由組織塊（OB）、功能塊(FB、FC)、數(shù)據(jù)塊（DB）構成。其中，OB是系統(tǒng)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(shù)據(jù)塊（DB）是用戶定義的用于存取數(shù)據(jù)的存儲區(qū)，本系統(tǒng)中它是上位機監(jiān)控軟件與STEP7程序的數(shù)據(jù)接口點。在PROFIBUS-S7中配置與其相對應的DB塊就可實現(xiàn)上位機與STEP7程序的數(shù)據(jù)接口。
2、上位機監(jiān)控軟件
《世紀星組態(tài)軟件》是在PC機上開發(fā)的智能型人機接口（MMI）軟件系統(tǒng)，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平臺作為其操作系統(tǒng)，全中文界面，并充分利用了Windows的各種便利功能。
《世紀星組態(tài)軟件》由開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)組成。開發(fā)系統(tǒng)是《世紀星組態(tài)軟件》的集成開發(fā)環(huán)境，軟件開發(fā)者在這個環(huán)境中完成界面的設計、數(shù)據(jù)庫定義、動畫連接、硬件設備安裝、網(wǎng)絡配置、系統(tǒng)配置等。該系統(tǒng)具有先進完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的報警、趨勢曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等進行操作；開發(fā)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(fā)者不需要編程經(jīng)驗就可以設計完成實際工程；方便的硬件設備安裝向?qū)Ш腿娴刂С謬鴥?nèi)國際工控底層設備，徹底實現(xiàn)工控現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。
運行系統(tǒng)是《世紀星組態(tài)軟件》系統(tǒng)的實時運行環(huán)境，用于顯示開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負責數(shù)據(jù)庫與硬件設備的數(shù)據(jù)交換。運行系統(tǒng)能實時而形象地反映現(xiàn)場的所有參數(shù)和實際情況；通過實時數(shù)據(jù)庫管理從工業(yè)控制對象采集各種數(shù)據(jù)；可把數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)記錄、實時和歷史趨勢曲線等監(jiān)控功能；可生成歷史數(shù)據(jù)文件，用于追憶歷史事件；靈活方便的組態(tài)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(tài)顯示畫面
狀態(tài)顯示畫面主要顯示各膠帶當前運行狀態(tài)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(tài)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(tǒng)起停關系已經(jīng)在STEP7中進行組態(tài)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(shù)據(jù)被寫回到現(xiàn)場過程硬件中從而進行控制操作。
2、實時報警處理
對系統(tǒng)實時采集的數(shù)據(jù)進行判斷，發(fā)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(fā)出實時報表并具有隨時打印功能。
4、實時數(shù)據(jù)曲線顯示
監(jiān)視設備重要參數(shù)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。
5、歷史趨勢畫面。
功能與實時數(shù)據(jù)曲線類似，只是它顯示的是過去一段時間設備的運行參數(shù)值
