基于N：N 网络的矿井提升机通讯设计

梁 波 侯媛彬 乔 琳

（1.宁夏工业职业学院，宁夏银川753000 2.西安科技大学，陕西西安 710054）

矿井提升机是煤矿运输的关键机电设备之一。矿井提升机电控系统的技术直接关系到煤矿的生产能力与每位下井矿工的生命安全。因此，努力提高矿井提升电控系统是我们追求的目标。随着煤矿对矿井提升机自动化水平、提升能力的要求提高，对电控系统的改进提出了更高的要求。调速性能好且调速精度高，能频繁的提升、下放物资、人员，制动、定位更精准，可靠性高等，成为目前对矿井提升机电气传动系统的要求。

本设计是根据灵新煤矿某采区对矿井提升机电控系统的要求，主要设备配置有智能型全数字主控台、高压换向电制动切换柜、可控硅动力制动电源柜、可控硅调速柜、高压开关柜、辅助控制柜及附件。在此控制系统中，共应用了四台PLC，分别是主控机PLC、监控机PLC、高压换向电制动PLC、调速PLC。它们之间要进行控制信息的通信，实现互相控制。这就要将它们同时连接起来，组成PLC 的N:N 通信网络。有了这个通信网络，提升机的各个硬件配置之间的控制信息不用通过编程，只要通过N:N 网络简单的设置就可以自动链接，实现它们状态和数据等控制信息的共享。

1 控制系统的构成

根据本课题矿井提升机的工作原理和控制要求，控制系统由PLC、三相绕线式电动机、制动泵、润滑泵、彩色液晶显示屏等组成。

采用RS-485 总线构成控制网络，以主从式结构，主站（主控PLC）对从站（监控PLC、高压换向电制动PLC、调速PLC）进行运行控制，即主控PLC 通过RS-485 总线与监控PLC、高压换向电制动PLC、调速PLC 通信，完成对它们控制命令字写入和实时运行状态字读取功能。主控PLC 与监控PLC 之间相互保护、相互监督，PLC接收轴编码器送入的脉冲信号，经PLC 逻辑运算处理转换成提升机钢丝绳线速度和容器行程位置，形成各种操作信号、保护信号和按行程给定的速度给定曲线；高压换向电制动PLC 采用双断点控制，采用RS-485 通讯方式接收主控PLC 的操作指令，完成工频高压电源与电制动电源的切换，以及提升机在工频高压电源下正、反向运转的控制；调速PLC 与转子金属电阻配合使用，当提升机调速时，由主控PLC 发出信号，通过RS-485 通讯方式传送至调速PLC，由调速PLC 直接驱动各级可控硅动作，以达到对电机转子回路电阻的自动切换，实现电机启动、调速、制动的目的。

2 N：N 网络

三菱 FX 系列PLC 中的N:N 通信网络是采用RS-485 的传输标准，N:N 网络中，FX2N-485-BD 通信接口模块是各个PLC 之间的连接的桥梁，最多可连接8个PLC。N:N 网络中需要有一台PLC 为主站，其他PLC 为从站 。

在本系统用4 台FX2N 系列PLC 通过RS-485 通信模块连接成一个N:N 网络结构，如图1 所示：主控机PLC 为主站，监控机PLC、高压换向电制动PLC、调速柜PLC 为从站。

图1 各站点PLC 的链接图

N:N 网络采用广播方式进行通讯，网络中每一站点都有一个链接存储区，这个指定的存储区由特殊辅助继电器和数据寄存器组成 各PLC 站点向自己站点的链接存储区发布数据，每个站点都可以看到该数据，即各站点的数据可供通过 PLC 链接起来的所有PLC 共享，且所有站点的数据都能同时完成更新。其他站点可以在共享的数据链接存储区按需提取数据。

3 N：N 网络通讯设计

本系统包含1个主站和3个从站，其中主控机PLC 为主站，站号为0；监控机PLC 为1 号从站，站号为1；高压换向电制动柜的PLC 为2 号从站，站号为2；调速柜中的PLC 为3 号从站，站号为3。由于4 台PLC 互相之间需要大量的数据交换，因此本系统将动态刷新模式选用模式 2。这样,主控机：D0～D7//M1000～M1063；监 控 机：D10～D15// M1064～M1127；高压换向电制动：D16～D23// M1128～M1191；调速柜：D24～D31//M1192～M1255，为这4 台PLC 的共享数据寄存器和辅助继电器的范围.

主控机PLC（主站）的通讯参数设置如图2 所示：

图2 主控机PLC（主站）的通讯参数设置梯形图

监控机PLC（1 号从站）的通讯参数设置如图3 所示：

图3 监控机PLC 的通讯参数设置梯形图

其它两个从站的控制程序与1 号从站控制程序类似，此处不再赘述。

网络参数设置和网络链接完成后，接通4个站点的电源，当各站通信板上的通信指示灯都出现闪烁，则说明该N:N 通信网络组建成功。

4 结束语

该系统组建N:N 控制网络后，能够按照系统需求完成各项动作，连接方案简单实用，可靠性高，响应速度快，有良好的性能价格比。

[1]王峰.基于物联网的矿井提升机感知系统设计[J].煤炭科学技术.2012.Vol.40 NO.3:83-86

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[3]胡成名.摩擦提升机防滑装置的设计[J].煤炭科学技术.2008.Vol.36 NO.4:74-76

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[5]FX2N 系列微型可编程控制器使用手册.西门子公司资料.2009

[6]FX 系列微型可编程控制器用户手册（通信篇）.西门子公司资料.2009