一、概述

随着工业自动化控制水平的提高，每个行业的厂家都竞相投入先进的生产设备以求在市场竞争中取得优势。煤炭行业作为一项支柱产业同样面临着这一挑战，再加上煤矿井下生产环境十分恶劣，许多岗位不宜人工值守，监控系统在该环节的投入势在必行。胶带运输是煤矿生产中十分重要的环节，任何一种操作都至关重要，因此应用在监控系统中的监控系统的性能必须成熟且可靠。

二、监控设备

某矿井下受监控设备有：三条胶带－－－－东翼胶带，中央主胶带，西翼胶带。各胶带对应的储煤仓，配仓刮板机，伺服电机。需要的监测信号主要有：各胶带当前运行状态信息值，配仓刮板机的运行情况，如当前胶带起停信息、胶带带速、胶带伺服电机电流，还有一些故障信息如胶带跑偏、堵塞、打滑等。需要的控制信号有：系统起车停车，单台设备起停车，手动自动选择，以及某些故障信号的解锁恢复等。控制中心设在地面，配合工业电视和通信设备实现井下胶带监控。

三、监控系统结构

系统拓扑图如下：



整个系统可分为两层：监控管理层和现场测控层，监控管理层由两台本地节点的上位机和数台远程节点的客户机共同组成C/S结构。本地节点的上位机配有CP5613现场总线接口卡，它可从Profibus-S7现场总线中获取PLC等数据采集设备中的数据。为了保证系统的稳定性，系统运用了双机冗余，将另一台工控机通过同样的现场总线接口卡CP5613与现场总线相连，若其中一台工控机发生故障，另一台可继续运行。各客户端工作站，亦称为远程节点，配有相同《世纪星组态软件》，通过《世纪星组态软件》本身的网络特性向本地节点存取设备的数据。

现场测控层由PLC及其所连接的胶带信息测控设备构成，PLC负责现场数据采集和设备控制。本系统采用西门子公司300系列的PLC。CPU315-2DP集成了PROFIBUS- DP现场总线接口装置。分布式I/O系统在现场运行，并采用ET200通讯模块与PROFIBUS- DP相连接。 I/O模块下的执行器和传感器连接到现场设备，I/O模块按主/从模式向现场设备提供输出数据并向CPU或上位机馈送输入数据。

上位机的《世纪星组态软件》通过Profibus-S7驱动程序从Profibus-S7总线上获取PLC数据，完成设备监测和控制。

四、监控系统的软件结构

软件结构部分包括Windows2000 操作系统、下位机编程软件、上位机监控软件。

1、下位机编程软件
PLC程序的编制在上位机中完成，本系统采用SIMATIC S7-300的配套编程工具STEP7完成硬件组态、参数设置、编程、测试、调试和文档处理。通常，用户程序由组织块（OB）、功能块(FB、FC)、数据块（DB）构成。其中，OB是系统操作程序与应用程序在各种条件下的接口界面，用于控制程序的运行。功能块(FB、FC)是用户子程序。数据块（DB）是用户定义的用于存取数据的存储区，本系统中它是上位机监控软件与STEP7程序的数据接口点。在PROFIBUS-S7中配置与其相对应的DB块就可实现上位机与STEP7程序的数据接口。

2、上位机监控软件
《世纪星组态软件》是在PC机上开发的智能型人机接口（MMI）软件系统，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平台作为其操作系统，全中文界面，并充分利用了Windows的各种便利功能。
《世纪星组态软件》由开发系统和运行系统组成。开发系统是《世纪星组态软件》的集成开发环境，软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接、硬件设备安装、网络配置、系统配置等。该系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，不但能合理地抽象控制对象，而且能非常简单、方便地对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等进行操作；开发者利用其丰富的图形控件和自定义图库功能，可以大大减少设计界面的时间；通过简单而实用的编程命令语言，开发者不需要编程经验就可以设计完成实际工程；方便的硬件设备安装向导和全面地支持国内国际工控底层设备，彻底实现工控现场的数据采集和监控功能。
运行系统是《世纪星组态软件》系统的实时运行环境，用于显示开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与硬件设备的数据交换。运行系统能实时而形象地反映现场的所有参数和实际情况；通过实时数据库管理从工业控制对象采集各种数据；可把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成实时和历史报警、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监控功能；可生成历史数据文件，用于追忆历史事件；灵活方便的组态式报表，可充分满足用户的各种报表需要。

五、工艺过程

1、状态显示画面

状态显示画面主要显示各胶带当前运行状态信息值，如当前胶带带速、储煤仓的仓位以及一些故障信息，如胶带跑偏、堵塞、打滑等，并可用不同的颜色来表示当前状态为正常还是异常。

在该画面中还包含单台设备控制子画面。尽管系统起停关系已经在STEP7中进行组态编程，但是在某些情况下还需要对设备进行单台控制。在画面中点击相应设备按钮就可对该设备进行单独控制。数据被写回到现场过程硬件中从而进行控制操作。

2、实时报警处理



对系统实时采集的数据进行判断，发出报警信号，并按技术要求进行处理并自动进行相应的设备控制，如对胶带故障信号的解锁及其恢复等。

3、报表打印
利用世纪星的DDE功能开发出实时报表并具有随时打印功能。

4、实时数据曲线显示


监视设备重要参数的变化趋势曲线，从而可以了解设备在一段时间的运行状况。

5、历史趋势画面。


功能与实时数据曲线类似，只是它显示的是过去一段时间设备的运行参数值。