通风机是矿井最为重要的安全设备之一,它的运行状况,直接关系到矿井的安全生产以及人员的生命安全。为了保证通风机安全、稳定、可靠的运行,必须为其选用一套高可靠性的实时监控系统。本系采用工控界最典型的PLC(S7-300)加上位机组态监控模式,并与现代的网络通讯技术相结合,针对互备风机构成互备的监控系统,是一套高性能、高可靠性的风机在线监测监控系统,系统由PLC柜、ODOT-DPM01协议总线桥、操作台、高压柜、低压柜、UPS、就地控制箱以及温度、压力、振动和位置传感器等组成,可以实现通风机系统的实时监测以及控制,控制设备包括风门、液压站、润滑站、高压柜、低压柜等,监测内容包括各个设备的运行状态以及电力数据。系统拓扑图如图1所示:
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图1 系统拓扑图
由于矿用风机功耗为兆瓦级,准确对风机的电力数据进行实时监测一方面可以对电机的运行状态做出精确的判断,确保风机运行安全,另一方面为矿方制定节能决策提供了有力依据,所以系统必须对各高压柜、低压柜的电力数据进行实时监控。部分高、低压柜的多功能仪表提供了通讯协议为Modbus RTU的485通讯接口,也有部分高、低压柜的显示仪表不提供通讯接口,为了方便采集所有高、低压柜电力数据,我们为这部分无法通讯的高低压柜安装电力参数采集模块,该模块也会提供通讯协议为Modbus RTU的485通讯接口。
为了使s7-300PLC能够与多功能仪表以及电参数采集模块通讯,我们通过PLC的DP口挂接了ODOT-DPM01协议总线桥,再通过菊花链式连接方式将多功能仪表与电参数采集模块通过RS485接口挂接至ODOT-DPM01,通过ODOT-DPM01协议总线桥实现Profibus-DP与Modbus RTU之间的协议转换,从而实现s7-300PLC与多功能仪表以及电参数采集模块的通讯。
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图2 硬件组态画面 图3 Modbus RTU通讯参数设置界面
ODOT-DPM01协议总线桥使用十分方便,通过导轨固定,完成接线后,通过其正面的旋转拨码开关设置其作为Profibus-DP从站设备的从站地址,然后通过STEP7硬件组态即可将其挂接至S7-300的Profibus-DP通讯网络,在进行STEP7硬件组态时,首先需要在STEP7中安装ODOT-DPM01的设备描述文件(GSD文件),然后通过硬件组态在Profibus-DP网络中加入ODOT-DPM01设备,如图2所示。
双击ODOT-DPM01图标,设置Modbus RTU通讯参数,包括校验方式,波特率等,将这些设置为与多功能仪表与电参数采集模块一致,如图3所示。
点击ODOT-DPM01图标,添加数据通道,如图4所示:
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图4 添加Modbus RTU通讯通道 图5 设置Modbus RTU通讯通道参数
单击各个数据通道,设置通讯参数,如图5所示,包括通讯数据对应的PLC的I/O地址、设备的Modbus地址以及读写数据的起始地址等。保存编译工程后,即可将硬件下载至PLC。
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图6 读出Modbus RTU通讯数据
最后进行PLC程序编写,如图6所示,通过简单的"move"指令即可从PLC中对应的地址读出采集的电力参数,从而实现了矿用电机电力参数的实时监测。