1、基于S7-200和MCGS的液壓支架試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)作者：馬銳剛摘要：20000KN液壓支架試驗(yàn)臺(tái)電控系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC和MCGS組態(tài)軟件技術(shù)，組建液壓支架試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了液壓支架整架性能測(cè)試的自動(dòng)和手動(dòng)控制，以及試驗(yàn)參數(shù)的在線監(jiān)控及故障報(bào)警功能。關(guān)鍵字：液壓支架試驗(yàn)臺(tái) PLC MCGS0引言液壓支架是煤炭開采作業(yè)的重要組成設(shè)備之一。在液壓支架出廠時(shí)，需進(jìn)行整架性能測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目包括：耐久性試驗(yàn)、強(qiáng)度試驗(yàn)及水平加載試驗(yàn)。筆者應(yīng)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(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)過程控制、在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)保存查詢、故障報(bào)警等功能。1 2

2、0000KN液壓支架試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試原理20000KN液壓支架試驗(yàn)臺(tái)主要由機(jī)體、液壓系統(tǒng)、電氣監(jiān)控系統(tǒng)組成。測(cè)試分為內(nèi)加載和外加載兩種型式試驗(yàn)。外加載型式試驗(yàn)時(shí)，通過控制分布在機(jī)體四個(gè)角的調(diào)高液壓缸和四個(gè)插銷液壓缸來實(shí)現(xiàn)液壓支架活動(dòng)頂梁的升降、鎖緊。其控制方式為手動(dòng)控制。內(nèi)加載型式試驗(yàn)分為強(qiáng)度試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)。內(nèi)加載試驗(yàn)時(shí)，通過電磁閥的通斷，向液壓支架立柱內(nèi)注入相應(yīng)壓力的乳化液，以檢測(cè)整架的承載能力。單次試驗(yàn)步驟分為四個(gè)步驟：初撐、增壓、保壓、卸荷。連續(xù)試驗(yàn)時(shí)，設(shè)定試驗(yàn)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(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束或每500次加載循環(huán)結(jié)束時(shí)，檢查結(jié)構(gòu)件有無裂縫和永久變形，打印測(cè)

3、試報(bào)告。2 液壓支架試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)組成液壓支架試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用上、下位機(jī)控制模式，系統(tǒng)如下圖。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由上位機(jī)PC、下位機(jī)S7-200系列PLC、壓力傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。上位機(jī)是一臺(tái)PC機(jī)，是操作人員與監(jiān)控系統(tǒng)的交互窗口。PC機(jī)采用北京昆侖通態(tài)MCGS6.2通用版組態(tài)軟件進(jìn)行編程，開發(fā)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)過程的可視化。操作人員通過人機(jī)界面可以方便得設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)、控制試驗(yàn)過程，監(jiān)視壓力變化。上位機(jī)還具有數(shù)據(jù)保存、查詢，報(bào)表打印，故障報(bào)警等功能。下位機(jī)是監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心，完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算，根據(jù)設(shè)定的試驗(yàn)參數(shù)控制各執(zhí)行元件按照試驗(yàn)要求相應(yīng)動(dòng)作。本設(shè)計(jì)方案中，選用西門子S7-200系列PL

4、C作為下位機(jī)。S7-200系列PLC編程靈活，體積小，運(yùn)算速度快，足以滿足試驗(yàn)臺(tái)控制要求。PLC具體選型為S7-200 226CN型CPU，并配置EM235擴(kuò)展模塊。上位機(jī)與下位機(jī)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(shè)備并對(duì)連接參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置即可。本設(shè)計(jì)方案中，采用兩個(gè)壓力傳感器監(jiān)測(cè)泵站工作壓力和試驗(yàn)工作壓力。泵站工作壓力傳感器量程為035MPa，試驗(yàn)工作壓力傳感器量程為0100MPa。兩個(gè)壓力傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為420mA的電流信號(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電磁閥，控制各液壓系統(tǒng)管道的導(dǎo)通與截止。3 液壓支架試驗(yàn)臺(tái)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(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào)，送入EM235擴(kuò)展模塊。EM235擴(kuò)展模塊將壓力傳感器發(fā)送來的420mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)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(jī)設(shè)定的試驗(yàn)參數(shù)及檢測(cè)到的壓力值，按照內(nèi)部程序控制各電磁閥的通斷。試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)不同的架型及試驗(yàn)項(xiàng)目，操作人員通過人機(jī)界面設(shè)置相應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)。上位機(jī)PC通過PPI通訊電纜將參數(shù)值送給PLC。操作人員按下人機(jī)界面上的相應(yīng)控制按鈕，控制試驗(yàn)臺(tái)的啟停。上位機(jī)PC實(shí)時(shí)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(chǔ)在PC機(jī)中。當(dāng)有壓力超高或通訊故障時(shí)，及時(shí)顯示報(bào)警。人機(jī)界面如下圖所示。4 結(jié)束語