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1 引言
近年来，由于国内经济的迅猛发展，加上国际能源价格的不断上涨，造成国内对煤炭的需求量不断上升。由于在煤矿安全投入方面的长期滞后，使得各种事故时有发生，严重影响矿工的人身安全和社会稳定。这种情况下，国家决定投入巨资整治煤矿安全环境，可以预期，煤矿安全监控在今后几年中会得到很大的应用和发展。本文介绍盟立推出的双以太网口的SC-501/DE系列 PLC煤矿对采煤现场情况的远程监控解决方案。
2 SC-501/DE(E) 系列PLC远程监控系统
远程监控硬件主要包括上位机桌面电脑、SC-501/DE(E) 系列PLC、台达10SS(v5.9及以上)小型PLC及模拟量模块。SC-501/DE PLC是盟立公司新推出的新版本控制器，主机自带双以太网口和COM1/2两个通讯口，其中以太网口作为主站支持通过MODBUS TCP协议和下位机通讯，COM2口作为主站支持通过MODBUS协议/自由口通讯和下位机通讯。这样就可以轻松实现和同样支持MODBUS协议的台达PLC的多平台接入，监控装置系统示意参见下图。
在远程监控系统中，软件需要实现的功能有：IFIX监控功能、SC-501/DE通讯功能、A/D采样功能等。这里主要讲的是监控、通讯功能实现方法和步骤，至于A/D采样，在DVP-PLC手册里已有详细的说明。
3 iFIX监控软件和SC-501/DE的以太网连接
这里监控软件选用美国GE Fanuc的iFIX软件来全面监控和分布管理全范围的生产数据。iFIX，SC-501/DE支持MODBUS（通过COM口）及MODBUS TCP（通过以太网口）通讯协议，这些IFIX都有支持，可以方便的实现连接。对于通过COM口连接。使用COM1/2口连接，需安装MB1通讯协议，配置MODBUS通讯参数，电缆为普通的串口电缆。如使用COM2口RS422/RS485时，则需要增加转接模块，这里不再赘述。
本文重点讨论对于通过以太网口连接。计算机须装有网卡，选择安装MBE通讯协议。配置SC-501/DE的IP属性，配置MODBUS TCP的IP参数。
3.1 SC-501/DE的IP属性方法
打开 IPConfig.exe ，显示如下界面：
Confiugration: 使用这个按钮可以找到并配置SC-501/DE站；
Update Station: 使用这个按钮可以可以把配置参数写入到SC-501/DE。
（1）设定搜索区域。在使用配置按钮前, 先通过菜单【File】的下拉子菜单 【Subnet Mask】 设置搜索区域, 即SC-501/DE和运行【IPConfig】的电脑所属网段的子网掩码（subnet mask），如果SC-501/DE和电脑同在C 类网, 则设置子网掩码为 “255.255.255.0”；B类网, “255.255.0.0”； A类网, “255.0.0.0”。
默认为C类网 “255.255.255.0”。
（2）配置IP属性。点击 【Configuration】 图标, 显示如下图：
如果只显示 【Local】图标而无其他内容显示，可按以下步骤排除问题 ：
1． 查看bbbb灯，若LINL灯亮表示,通讯线连接正常,反之则表示网线未正常连接。
2． 查看RTX灯，看是否闪烁， 不正常则检查通信线。
3． 检查ipconfig.exe版本， 是否为V3.01。
4． 可使用Ping 来测试网络通讯，看是否通过。
5． 检查PC上防火墙是否关闭。
（3）TCP/IP 设置。如果能正常连接到SC-501/DE, 就可以修改 TCP/IP 参数了。 完成输入后, 使用 “PING” 指令可以测试 TCP/IP连接。 【Station Name】 和【Comment”】是可选项。 如果没有定义 【Station Name】, 名字由IPConfig自动分配。
按【Security】按钮进入下图：
通过【ADD】按钮,加入以太网IO扫描主站的IP地址，通过按钮【Delete】,删除以太网IO扫描主站的IP地址，通过其他按钮定义以太网IO扫描主站的权限(Read only or Read/Write)。
（4）更新IP地址。SC-501/DE在STOP模式下，通过 【Update Station】按钮，把修改后的配置参数写入到SC-501/DE。当出现右图提示后则参数写入成功。
建议：更新SC-501/DE参数后重新上电。
（5）修改计算机的网络属性。通过Ipconfig.exe读取SC-501/DE IP配置后，也可以只修改计算机的网络属性，使之与 SC-501/DE IP属性匹配，操作方法：
进入计算机操作系统【控制面板】，选择【网络连接】，右击网卡对应的网络连接图标，选择【属性】。进入属性表，选择下端的Internet 协议（TCP/IP），点击【属性】，配置IP地址和子网掩码。
3.2配置MODBUS TCP/IP属性
在IFIX的I/O设置中，填入上面配置的地址，192.168.30.240（以Ipconfig.exe读取的IP为准），即为SC-501/DE的IP地址，PORT口缺省为502。
在SETTING栏中填入本机地址，即为上面配置的计算机IP地址，192.168.30.20。需要注意的是，这两个IP地址必须在同一个网段内。
如果所有设置都正确，启动IFIX的Mission Control功能，可以看到程序中相应的I/0驱动处于激活状态。
4 SC-501/DE对台达下位机DVP-10SS资料的读/写
SC-501/DE MODBUS通讯指令MSG通过COM2口实现对下位机MODBUS设备的读出和写入。MSG指令是专为SC-501系列PLC 的MODBUS MASTER功能提供的应用指令，用户可以使用这条指令实现对其他MODBUS设备资料的读写。有关MSG指令的具体说明可以到网站ftp://ftp.delta.com.cn/public/fama/Manual/MSG.doc，这边不再赘述。下面提供的是通过MSG指令读写下位机资料的说明：
COM2口默认为MODBUE RTU SLAVE，作为MASTER功能须用户配置，配置步骤如下：
STEP 1: 打开SC-501/DE编辑软件WINPP，控制器连线。
STEP 2: 在线后,选择面板左边的【系统设定】，点击【系统参数设定】。
STEP 3: 进入设置画面后,进入【通讯埠2】对COM 2做参数设定.
STEP 4: 设置COM2口通讯属性。设置波特率、奇偶校验、主从设置、ASCII/RTU、站号及Timeout时间。见下图：
STEP 5: 回到上一层,确认PLC在STOP状态，将刚才的配置写入FAMA SC-501，並退出PP。这样MODBUS MASTER功能将启动。
程序范例
程序说明：
42002为MSG读写命令, 0 => READ, 1 => WRITE
42000为每次触发MSG时间
41001~41006为MSG功能表参数设定区参数设定。
41001为MSG执行状态监控及系统占用。
41002为本站的资料格式，其中：0为DO,1为DI,3为只读寄存器,4为可读写寄存器。
41003为读写的资料在本站中的存放地址,此为offset值。
41004为从站的资料格式，其中：0为DO,1为DI,3为只读寄存器,4为可读写寄存器。
41005为需要从从站读写的资料存放地址,此为offset值。
41006需要读写的资料长度。
如果42002 为 0 即为读取从站 44097（D0）， 存至本站43002，连续50 words
如果42002 为 1 即为将本站43002写入从站 44097(D0)，连续50 words
MSG指令为触发型指令,定时器每一秒触发MSG指令一次,发出通讯请求。
5 结束语
本文主要说明SC-501/DE（E）便捷的以太网功能，在所有有相似需求的场合，同样值得推广。通过这样的方式，可以实现煤矿对采煤现场情况的远程监控，反馈回的信息汇聚到总的监控平台进行分析。通过对现场情况实时掌握，实现对事故的早期预防。
1 引言
项目原型基于小型制袋封切机开发外销出口型新机。原制袋宽度为600-1000mm。由于该机型送料胶辊惯量较小，送料电机采用130步进电机经过减速可实现传动，使用单片机进行位置控制。新机型制袋宽度提高到1500mm，送料胶辊惯量大幅增加，考虑到既能满足精度和速度的要求又有较大的瞬间转矩，送料系统改用伺服电机。由于用PLC开发周期较短而且抗干扰性、灵活性好，所以采用PLC+HMI作为控制系统。同时可实现中英文操作画面，满足设备出口的要求。
2 封切机机工艺
2.1 工艺结构
封切机机由机身、上下切刀、变频传动机构、上下送料胶辊、伺服传动机构、放料架、放料直流电机、可调色标检测架、可移动操作箱、电控箱等单元构成，参见图1图片。
图1 封切机机侧视外观图
2.2 封切机工艺过程
（1）空白定位运行方式：忽略色标信号，送料长度为设置袋长，送料完成后剪切并计袋数，循环动作直至袋数达到设定值，停机并延时至设置时间，以等待收料设备或操作人员收集袋料后，再次启动并循环工作。
（2）色标定位运行方式：送料长度为设置袋长，在此期间的色标信号忽略，继续送出偏差长度的袋料，检测色标信号，定位于色标信号，定位完成后剪切并计袋数，循环动作直至袋数达到设定值，停机并延时至设置时间，等待收料设备或操作人员收集袋料后，再次启动并循环工作。若误检次数达到默认值，则停机并报警。
工作流程如图2所示。
图2 控制流程简图
3 FD1500型封切机机电系统设计
3.1 传动系统设计
（1）切刀传动系统。切刀传动系统为交流变频器拖动三相异步电机，由面板电位器调速，PLC控制切刀启动与停止。传动轴上安装2只霍尔开关，分别检测切刀低位和送料/切刀高位。开关1：切刀低位信号，该信号为送料停止信号。若送料时检测到切刀低位信号则表示系统超速，需报警并停机。开关2：收到切刀低位信号后的ON信号为送料信号，是送料电机的启动信号；第二次ON信号为切刀高位信号，是高位停机时的停机信号。
（2）送料传动系统。送料传动部分为交流伺服系统，采用同步带1：2减速传动。动力选用台达中惯量2KW伺服电机。具体型号：驱动器ASD-A2023M，电机ASMT20M250。
(3)控制精度计算。通过以下计算得出单个脉冲对应的送料长度，即为控制精度。
系统要求0.2mm定位精度，现计算得出控制精度为0.0314mm，因机械定位误差不大于0.1mm，所以：定位精度+机械误差=0.1314mm<0.2mm，定位精度满足制袋机系统要求。
（4）高脉冲输出频率计算。用户要求高送料速度为180m/min，由此可计算得出系统所要求的脉冲输出频率，以此为PLC选型的重要依据。
3.2 PLC与HMI选型
（1）输入信号统计。在色标传感器检标时，由于袋料上所印刷的色标不同，故亮通（Light On）、暗通(Dark On)均有可能。无论亮通或是暗通，在检测到色标信号时都需要PLC作出中断响应，所以需要把色标传感器的Light On与Dark On都接入PLC。色标信号：2点；低位信号：1点；高位/送料信号：1点，共4点DI信号。
（2）输出信号统计。脉冲输出（Pulse+Sign）：2点（Y0，Y1）；切刀动作：1点；冲孔动作：1点；蜂鸣器：1点；共5点DO信号。
（3）其它功能。可输出大于系统所要求频率（95541pps）的脉冲；2点外部中断回应。
基于以上考虑，PLC选择DVP-20EH00T。具体功能参数为：200Kpps脉冲输出，8点外部中断回应。同时与HMI通信可使用RS485连接，抗干扰能力优于一般的RS232通信方式。HMI选用台达DOP-A57GSTD高性价比触摸屏，通过图3可见触摸屏操作更为直观方便。大部分操作在HMI上进行，从而可减少外部按钮开关、指示灯的使用，只保留急停按钮等必要设备。
机电一体化封切机电系统原理如图4所示。
图3 新旧机型HMI操作面板对比
图4 系统原理简图
3.3 PLC程序设计要点
主体程序使用逻辑顺序控制，除此之外的编程重点如下：
（1）使用浮点运算。为减小计算误差，如袋长脉冲数、偏差脉冲数等重要数据的计算，均使用浮点运算。经过验证，计算误差小于0.001mm。
（2）袋长脉冲送料使用DPLSR可调加减速脉冲输出指令，反复修改并验证启动频率与加减速时间设置的合理性。完成袋长脉冲之后，使能色标检测，以忽略袋料中间部分的色标误检。检测到色标时，响应外部中断，执行中断程序置位M1334以停止CH0脉冲输出。可设置亮通（Light On）中断或是暗通（Dark On）中断。精简中断程序的内容，尽量减少中断对扫描周期的影响。
4 结束语
FD1500型制袋封切机的性能虽已达到初的设计目标(在袋长为1000mm时，制袋速度：60个/分)，但PLC脉冲输出频率尚有较大余量可用。使用标准100mm直径胶辊时，可改变伺服电机电子齿轮比，在保证控制精度的前提下，更进一步加大PLC脉冲输出频率的余量。以上有利因素均为FD1500型制袋机提高加工速度奠定了良好的基础。二次开发时，加大减速比至1：3，将突破伺服负载/电机转子惯量比过大这一限速瓶颈，终提高生产效率。
