基于S7-200和MCGS的液壓支架試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)的設計

1、基于S7-200和MCGS的液壓支架試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)作者：馬銳剛摘要：20000KN液壓支架試驗臺電控系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC和MCGS組態(tài)軟件技術，組建液壓支架試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)了液壓支架整架性能測試的自動和手動控制，以及試驗參數(shù)的在線監(jiān)控及故障報警功能。關鍵字：液壓支架試驗臺 PLC MCGS0引言液壓支架是煤炭開采作業(yè)的重要組成設備之一。在液壓支架出廠時，需進行整架性能測試。測試項目包括：耐久性試驗、強度試驗及水平加載試驗。筆者應用西門子S7-200系列PLC和昆侖通態(tài)MCGS組態(tài)軟件，組建了液壓支架試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)過程控制、在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)保存查詢、故障報警等功能。1 2

2、0000KN液壓支架試驗臺的測試原理20000KN液壓支架試驗臺主要由機體、液壓系統(tǒng)、電氣監(jiān)控系統(tǒng)組成。測試分為內加載和外加載兩種型式試驗。外加載型式試驗時，通過控制分布在機體四個角的調高液壓缸和四個插銷液壓缸來實現(xiàn)液壓支架活動頂梁的升降、鎖緊。其控制方式為手動控制。內加載型式試驗分為強度試驗和耐久性試驗。內加載試驗時，通過電磁閥的通斷，向液壓支架立柱內注入相應壓力的乳化液，以檢測整架的承載能力。單次試驗步驟分為四個步驟：初撐、增壓、保壓、卸荷。連續(xù)試驗時，設定試驗總次數(shù)，按照初撐、增壓、保壓、卸荷順序循環(huán)執(zhí)行。在每個試驗項目結束或每500次加載循環(huán)結束時，檢查結構件有無裂縫和永久變形，打印測

3、試報告。2 液壓支架試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)組成液壓支架試驗臺監(jiān)控系統(tǒng)采用上、下位機控制模式，系統(tǒng)如下圖。整個監(jiān)控系統(tǒng)由上位機PC、下位機S7-200系列PLC、壓力傳感器及執(zhí)行機構組成。上位機是一臺PC機，是操作人員與監(jiān)控系統(tǒng)的交互窗口。PC機采用北京昆侖通態(tài)MCGS6.2通用版組態(tài)軟件進行編程，開發(fā)人機界面，實現(xiàn)過程的可視化。操作人員通過人機界面可以方便得設定試驗參數(shù)、控制試驗過程，監(jiān)視壓力變化。上位機還具有數(shù)據(jù)保存、查詢，報表打印，故障報警等功能。下位機是監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心，完成試驗數(shù)據(jù)的采集、運算，根據(jù)設定的試驗參數(shù)控制各執(zhí)行元件按照試驗要求相應動作。本設計方案中，選用西門子S7-200系列PL

4、C作為下位機。S7-200系列PLC編程靈活，體積小，運算速度快，足以滿足試驗臺控制要求。PLC具體選型為S7-200 226CN型CPU，并配置EM235擴展模塊。上位機與下位機之間采用PPI通訊電纜連接。采用PPI通訊電纜，不需要編寫專門的通訊程序，只需在MCGS中添加西門子S7_200PPI設備并對連接參數(shù)進行簡單設置即可。本設計方案中，采用兩個壓力傳感器監(jiān)測泵站工作壓力和試驗工作壓力。泵站工作壓力傳感器量程為035MPa，試驗工作壓力傳感器量程為0100MPa。兩個壓力傳感器將壓力信號轉化為420mA的電流信號。執(zhí)行機構為電磁閥，控制各液壓系統(tǒng)管道的導通與截止。3 液壓支架試驗臺監(jiān)控系

5、統(tǒng)工作原理035MPa壓力傳感器接在泵站壓力管道上，0100MPa壓力傳感器接在工作液壓管道上。壓力傳感器將壓力信號轉換為標準的420mA電流信號，送入EM235擴展模塊。EM235擴展模塊將壓力傳感器發(fā)送來的420mA電流信號轉化為相應壓力值的數(shù)字量，送給S7-200 226CN CPU。S7-200 226CN CPU是監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心。根據(jù)上位機設定的試驗參數(shù)及檢測到的壓力值，按照內部程序控制各電磁閥的通斷。試驗時，根據(jù)不同的架型及試驗項目，操作人員通過人機界面設置相應的試驗參數(shù)。上位機PC通過PPI通訊電纜將參數(shù)值送給PLC。操作人員按下人機界面上的相應控制按鈕，控制試驗臺的啟停。上位機PC實時讀取PLC中的壓力值，繪制壓力曲線圖，并將壓力數(shù)據(jù)存儲在PC機中。當有壓力超高或通訊故障時，及時顯示報警。人機界面如下圖所示。4 結束語