CN201397467Y - 一种基于Profibus的游乐设施安全监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种基于Profibus的游乐设施安全监控装置，其特征是以研华工控PC配以CP5611通信卡作为主站，以S7－200 PLC CPU224作为从站，并配以EM277扩展模块，在现场设有远程I/O和人机界面(HMI)，分为现场级、控制级和管理监控级。优点：可使本地各设备的信息交互更加迅速，而且能够实现远程监控和维护，适应了游乐场所管控一体化的要求。将Profibus现场总线技术应用于游乐设施的安全监控，改变了传统的人工监管方式，实现了对游乐设施的计算机安全监控与安全预警功能。本装置能够有效的监控游乐设施的运行情况，减少事故发生率，提高设备的安全运行水平，保障游客的人身安全。
Description
技术领域
本实用新型是一种基于Profibus的游乐设施安全监控装置，属于特种设备安全监控领域。
背景技术
大型游乐设施是一种集钢结构、机构、电气和自动控制等为一体的机械，本质上是一种利用不同的加速度和加速度的变化梯度的组合变化，提供乘客体验加速度感觉的机电一体化平台。为了最大限度地追求乘客感官的刺激效应，通常游乐设施都是高速运转且运动形式很复杂的机电设备。因此，大型游乐设施在运行过程中与游客生命安全息息相关，是危险性较大的特种设备之一。长期以来，对游乐设施的安全监控处于人工管理的方式，客观上存在诸多漏洞，游乐设施的安全运行难以得到有效的保障，形成事故频发的状况。
发明内容
本实用新型的目的在于针对游乐设施的高危险性和传统的人工安全监控的不足，提出一种基于Profibus的游乐设施安全监控装置，提高游乐设施的安全运行水平，保障游客的人身安全。
本实用新型的技术解决方案：其特征是以研华工控PC配以CP5611通信卡作为主站，以S7-200 PLC CPU224作为从站，并配以EM277扩展模块，在现场设有远程I/O和人机界面(HMI)，通过Profibus总线通讯实现游乐设施安全监控，装置分为现场级、控制级和管理监控级。
本实用新型的优点：将Profibus现场总线技术应用于游乐设施的安全监控，它改变了传统的人工看管方式，具有功能实用，安全性和实时性强，易于操作等特点，能够满足游乐设施控制和保护的需要，本装置能够有效的监控游乐设施的运行情况，减少事故发生率，提高设备的安全运行水平，保障游客的人身安全。装置开放性好，扩展性强，可移植性强，可用于同类游乐设施，具有实际操作性。可维护性好，通过现场级装置可以获得大量丰富的现场设备数据，具有在线故障预警、诊断、报警、记录功能。装置安全性强，可靠性高，通过Profibus现场总线技术可以快速准确监控设备故障。保障了游乐设施的安全运行和游客的人身安全，具有很高的社会效应和经济效益。改变了传统的监控方式，具有功能实用，安全性和实时性强，易于操作等特点，能够满足整个游乐园设备安全运行的需要。
附图说明
附图1是基于Profibus现场总线的游乐设施安全监控装置的结构示意图。
附图2是实现Profibus总线通讯的结构示意图。
具体实施方式
对照附图1，其结构是以研华工控PC配以CP5611通信卡作为主站，以S7-200 PLC CPU224作为从站，并配以EM277扩展模块，在现场设有远程I/O和HMI人机界面，整个装置可分为现场级、控制级和管理监控级；
所述的现场级主要由游乐设施现场电控柜组成。所述的游乐设施现场电控柜连接控制液压装置和调速电机的工作，其中液压装置内设有温度传感器、压力传感器与液位传感器，调速电机由变频器控制，游乐设备中的各限位开关、行程开关、温度传感器、压力传感器、液位传感器、电磁阀、远程I/O通过电缆连接到Profibus-PA总线，并通过链接器(DP/PA)连接到可编程控制器(PLC)以实现装置的控制。
所述的控制级主要由可编程控制器(PLC)和人机界面(HMI)组成。PLC通过Profibus-DP通讯模块与DP/PA链接器相连接，链接器的另一端连接控制箱外的Profibus-PA总线。考虑到各游乐设施在游乐园中的地理分布，即从站距离主站较远(100~1000m)，故在从站现场的电控柜设有HMI人机界面西门子TP270，连接在Profibus-PA总线上，以实现现场控制操作和状态参数的显示。游乐设施的启停可由操作员在现场通过HMI发出指令，亦可通过工控机来实现操作。
所述的管理监控级主要由与PLC相连接的上位工控机组成。实现管理监控功能包括流程显示、运行参数显示、报警、报表生成、打印等功能。
对照附图2，由研华工控PC作为监控管理级上位机，配以CP5611通信卡作为主站，通信地址为0。人机界面HMI TP270为DP主站，通信地址为1。可编程控制器PLC及其扩展模块EM277作为DP从站，通信地址为3。远程I/O作为DP从站，通信地址为4。各站均与Profibus-DP总线相连接。
其组态步骤：打开SIMATIC Manager，新建一个组态，主站为PC Station，HMI TP270为二类主站，从站是EM277 Profibus-DP和ET200，主站的地址可以选择从1到126，PC机一般默认为0，且必须与CP5611地址相同，HMI默认地址为1；从站的地址可以选择从3到99，PLC从站为3，必须与EM277的地址一致，ET200从站地址为4。HMI通过Win2000控制面板中的“网络Network”进行通讯组态。因为数据采集和显示的实时性要求高，为能实现快速、稳定的传输和通信，采用Profibus-DP协议实现主站和从站之间的通讯。
用Step7完成装置配置。由于在Step7中都装有GSD库，所以不用再单独导入设备的GSD文件，选择“Network Settings”，并将波特率设置为187.5Kbps，因为这个波特率比较常用。配置S7-200为8bytes in/8bytes out。配置ET200输入输出地址分别为IB4和QB4，在Parameterize中选择偏移地址，地址对应于S7-200 PLC的数据区(即V区)，默认为0，在此设置为4000，即从VB4000开始，组态完成后，导出NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。
所述的Profibus是一种国际性的开放式现场总线标准，它由三个兼容部分组成：(1)Profibus-DP：一种经过优化的高速、价格低廉的通信连接，专为自动化控制装置与设备级分散I/O之间通信而设计的。(2)Profibus-PA：专为过程自动化设计，采用标准的本质安全传输技术，用于对安全性要求高的场合及由总线供电的站点。(3)Profibus-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。
所述的Profibus-DP使用ISO/OSI参考模型的第1，2层(物理层，数据链接层)和用户接口，用于设备级的高速数据传送。Profibus-DP的基本功能和特性如下：(1)远距离高速通信：电缆的最大长度取决于传输速度，如表1所示；(2)分布式结构：各主站间令牌传递，主站与从站数据传送；(3)易于安装；(4)诊断功能：包括本站诊断，模块诊断和通道诊断；(5)开放式通信网络；(6)可靠性和保护机制。
表1网段总线长度与传输速率的关系
| 传输速率(Kbit/s) | 9.6-187.5 | 500 | 1500 | 3000--12000 |
| 总线长度(m) | 1000 | 400 | 200 | 100 |
所述的Profibus-PA采用扩展的Profibus-DP协议。此外，还使用了描述现场设备行为的行规。根据IEC1158-2标准，这种传输技术可确保其本质的安全性并通过总线给现场设备供电，使用段耦合器，Profibus-PA设备能很方便地连接到Profibus-DP网络中。
Claims (4)
1、基于Profibus现场总线的游乐设施安全监控装置，其特征是以研华工控PC配以CP5611通信卡作为主站，以S7-200 PLC CPU224作为从站，并配以EM277扩展模块，在现场设有远程I/O和人机界面HMI，通过Profibus总线通讯实现游乐设施安全监控，装置分为现场级、控制级和管理监控级。
2、根据权利要求1所述的基于Profibus现场总线的游乐设施安全监控装置，其特征是所述的现场级包括游乐设施现场电控柜组成，所述的游乐设施现场电控柜连接液压装置和调速电机，其中液压装置内设有温度传感器、压力传感器与液位传感器，调速电机由变频器控制，游乐设备中的各限位开关、行程开关、温度传感器、压力传感器、液位传感器、电磁阀、远程I/O通过电缆连接到Profibus-PA总线，并通过链接器DP/PA连接到可编程控制器PLC以实现装置的控制。
3、根据权利要求1所述的基于Profibus现场总线的游乐设施安全监控装置，其特征是所述的控制级由可编程控制器PLC通过Profibus-DP通讯模块与链接器DP/PA的一端相连接，链接器DP/PA的另一端连接控制箱外的Profibus-PA总线。
4、根据权利要求1所述的基于Profibus现场总线的游乐设施安全监控装置，其特征是所述的管理监控级由可编程控制器连接上位工控机。
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