王猛 李吉利 徐少勤 王新华

摘   要：本文围绕西门子200SmartPLC在皮带集控系统中与皮带控制器之间建立通信做出介绍。双方依照MODBUS RTU通信协议，实现皮带机运行参数及保护状态的读取;逻辑控制指令经西门子200SmartPLC处理发送给皮带机的数据交换，高效、稳定、经济地实现皮带机控制的接入，从而实现皮带机远程集中控制，进一步提升矿井现代化装备及管理水平，增强矿井科技创新能力。

关键词：西门子200SmartPLC  皮带控制器  MODBUS RTU  皮带集控系统

中图分类号：TP36                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0145-02

目前皮带控制器在煤矿原煤运输胶带机单机控制中占据很大比重，是皮带运输生产过程中非常重要的组成部分。同时为了减少人力物力投入，减轻操作人员劳动强度，提高运行效率，皮带集中控制系统成为解决此问题的不二之选。为减少集中控制系统建设成本，保留现场单机控制原有控制模式，在皮带集控建设时与皮带控制器通信显得尤为重要。

1  通信设置及连接

（1）依照皮带控制器MODBUS RTU协议公约，皮带控制器方面需要设置的内容主要有以下几方面。

①通信站地址。

②通信时使用的“串口”（COM1或COM2）。

③设置使用串口的“通讯类型”为“ModBus从”。

④设置选择的串口通讯使用的“波特率”，通常设置为“9.6K”。

⑤設置选择的串口通讯使用的校验方式，通常设置为“无校验”。

⑥设置选择的串口通讯使用的数据长度“8位数据为”、设置选择的串口通讯使用的停止位“1位停止位”。

⑦设定主机应答时间（此时间为主机的查寻等待应答时间，仅本机设置是主机时有效。在此时间内未收到应答信息时，作为主机会再次发送此次数据，通常主机应答时间设置为3～5s）。

⑧遵循协议点表设置MODBUS保持寄存器。根据采集信息需要，设置包含皮带机的启停状态;对皮带机速度实时值、速度保护状态、工作电流、煤仓煤位实时值、前后轴承温读、减速机油温、滚筒温度、电机定子绕组温度、张力保护、烟雾保护、撕裂保护、跑偏保护、堆煤保护、瓦斯浓度等各种运行工况信息检测。

（2）西门子200SmartPLC使用集成RS485接口（如图1），设置与皮带控制器不同的通信站地址、相同的波特率;通过屏蔽双绞线与控制器串口加以RS232/RS485转换器完成连接。

2  程序采集

使用“STEP 7-MicroWIN SMART”软件，调用库文件中MBUS_CTRL、MBUS_MSG。

（1）“模式”（Mode）对应的输入值用于选择通信协议（当输入值为1时，会将CPU端口分配给Modbus协议并启用此协议）。

（2）“奇偶校验”（Parity） 应设置与 Modbus从站（皮带控制器）设备的奇偶校验相同。允许的设置值为：0（无奇偶校验）、1（奇校验）和 2（偶校验）。

（3）“端口”（Port）设置对应物理通信端口（0为CPU中集成的 RS-485，1为CM01信号板上的RS-485/RS-232）。

（4）“超时”（Timeout）为等待MODBUS从站响应时间，单位为毫秒。“超时”（Timeout）值可以设置为1ms到 32767 ms 之间的任何值。最常用设置值是 1000 ms（1s）。

（5）输入协议中相同的波特率及MBUS_MSG功能，参数“从站”（Slave）是Modbus从站设备的地址。允许范围为 0至247。

（6）使用参数RW指示是读取还是写入该消息。0（读取）和1（写入）。

（7）参数地址（Addr）是起始Modbus地址。

当MBUS_CTRL指令完成时，指令将“真”（TRUE） 返回给“完成”（Done）输出。然后EN输入和First输入同时接通时，MBUS_MSG指令会向Modbus从站（皮带控制器）发起主站请求。发送请求、等待响应和处理响应通常需要多个 PLC 扫描时间。只有EN 输入接通时才能启用发送请求，并且EN 输入必须保持接通状态，直至指令为 Done 位返回接通。使用 Done 位接着触发下一个MBUS_MSG 指令，循环采集。调用MBUS_MSG时需注意：同一时间只能有一条 MBUS_MSG 指令处于激活状态。如果程序同时启用多条 MBUS_MSG 指令， CPU 只会处理第一条 MBUS_MSG 指令，所有后续的 MBUS_MSG 指令将被中止并生成错误代码 （Error）6。

通过程序循环扫描，将皮带控制器相应寄存器数据传输至200SMART寄存器中，调用200SMART中对应寄存器，通过必要的数据类型转换、逻辑运算及流程控制处理，从而实现对受控的胶带输送机运行参数及保护信息等数据采集、控制命令及参数设置等数据发送。

3  结语

基于Modbus串行通讯技术实现简便、系统集成经济性高及通讯传输距离远等优点;多种通讯方式可以融合并存的发展趋势，Modbus串行通讯技术会始终保持广泛的应用前景，为工业自动化领域的数据通信提供了一种有效的解决方案。

实现煤矿胶带输送机的安全、高效运行，需要在有单部胶带输送机（设备）的独立控制分系统的基础上，建立能够控制和调度指挥各分系统的主控机，实现对主煤流设备集中自动化控制、远程调度监测监控等环节进行组网控制。这种以“地面控制为主，井下监控为辅”的控制模式是胶带输送机集中控制发展的重要方向。形成一个完整的操控、调度、实时监视网络，实现对整个系统的控制、监测，提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。通过西门子PLC与皮带控制器通信，高效、经济性的完成了保护信息采集及控制命令下发等数据交换，为煤矿皮带集控系统底层建设奠定基础;双向数据交换的实时性及通信的稳定性，是煤矿皮带集控系统安全生产坚实的保障。

参考文献

[1] 柴瑞娟.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社，2004：50-94

[2] 张贵香.电气控制与PLC应用.化学工业出版社，2006

[3] 赵燕南.主编.皮带运输机的PLC控制.中国科技信息出版社

[4] 田瑞庭.可编程控制器应用技术.化学工业出版社，1994