【正文】 順序、定時、技術(shù)、運算等功能，控制各種類型的機電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。在手 持終端，通過小鍵盤來進行輸入，顯示設(shè)備通常是液晶顯示器 (LCD)。在 PLC 工作過程中，供給 PLC 穩(wěn)定可靠的電流，使其正常工作。固定式 PLC 包括 CPU板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。為進一步提高PLC 的處理速度，生產(chǎn)廠家開發(fā)了專用芯片， PLC 的軟件和硬件功能發(fā)生了巨大變化，體積更小，成本更低， I/O模塊更豐富，處理速度更快，指令功能更強。在軟件方面，除了原 有功能外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和處理、通信、自診斷等功能。 PLC 在硬件上以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)，在 I/O（ Input/Output）接口電路上做了改進，以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了 PLC 的發(fā)展，而 PLC 的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高的要求，促進了它們的發(fā)展。 以專用運動控制器作為主控器，結(jié)合工業(yè)用觸摸屏的人機界面，能夠有效的實時顯示整機的運行狀態(tài)，并能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，立刻顯示故漳內(nèi)容及其對應(yīng)的排出故障步驟，給維修人員提供了極大地方便。它給世界工程機械傳統(tǒng)的電液控制系統(tǒng)帶來了革命性的進步，其優(yōu)點如下： (1)它有大電流輸出 (03A)取代了傳統(tǒng)繼電器，節(jié)省了大量接線特點，故障率大幅降低； (2)它的模擬量輸入端每一個針具各了處理不同信號能力，不論是電位計、熱敏電阻還是變送器電流 /電壓信號，都可以接入并使用軟件編程進行設(shè)定； (3)它的邏輯控制功能可以非常輕松的完成以前用各式各樣繼電器和模塊很難解決的問題； (4)它內(nèi)部數(shù)個 16 位高性能微處理器 以及超大容量的內(nèi)存空間使它具有及強的數(shù)字處理能力，可以完成很多以前必須用電腦高級語言來編程的復(fù)雜算法如直行糾偏多 PID 控制、發(fā)動機液托泵復(fù)合控制、姿態(tài)模糊控制、自動駕駛等等 。這兩種系統(tǒng)基本上都能滿足不同巖巷掘進的需要，但在適應(yīng)性、可靠性、先進性等方面存在一定差異。 PLC 與變頻器的通訊，分析通訊的實現(xiàn)和程序的編寫。 電氣系統(tǒng)采用可編程控制器 (LPC)為控制核心，實現(xiàn)模塊化控制， 用本安型電源作為控制回路主電源。 S100 掘進機的電氣元部件采用了日本三菱重工業(yè)公司、富士公司等一些技術(shù)水平較高公司的電器產(chǎn)品，其可靠性程度也不亞于AM50。該電控系統(tǒng)中采用的電子、電器關(guān)鍵元部件大多是從其他技術(shù)先進的國家引進的，如隔離開關(guān) (或斷路器 )是美國西屋電氣公司的 。近幾年來，隨著微電子技術(shù)的不斷進步極大地推動了工 業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在電氣自動控制中占有十分重要的地位 。電流互感器、變送器作為電流取樣單元與綜合保護裝置一起替代了幾乎所有熱繼電器來實現(xiàn)過流、過 載、斷相保護。 3)電源波動適應(yīng)能力大大提高。新技術(shù)的應(yīng)用使電控系統(tǒng)在控制、保護各方面都發(fā)生了全新的變化，并逐漸成熟，現(xiàn)階段電控系統(tǒng)不再是影響掘進機正常工作的主要問題。 掘進機工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣 ,控制任務(wù)繁瑣、要求嚴格。 關(guān)鍵詞 ： PLC；電控系統(tǒng) ；掘進機 目錄 1 緒論 ....................................................................................................................... 3 課題的提 出 ................................................................................................. 3 國內(nèi)外同類課題研究現(xiàn)狀 ......................................................................... 3 研究內(nèi)容 ..................................................................................................... 5 未來發(fā)展趨勢 ............................................................................................. 5 2 基于 PLC 的掘進機電控系統(tǒng) ............................................................................... 8 可編程控制器（ PLC）的概述 .................................................................. 8 電氣設(shè)備參數(shù)及特征 ............................................................................... 13 電控系統(tǒng)組成 ........................................................................................... 16 掘進 機電氣系統(tǒng)原理 ............................................................................... 17 3 PLC 與變頻器的通訊 .......................................................................................... 32 變頻器的基本工作原理 .......................................................................... 32 –DP 作用 ................................................................................ 35 基于 PRDFIBUSDP 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建 ........................................... 35 變頻器數(shù)據(jù)通訊的實現(xiàn) ........................................................................... 36 變頻器通訊程序 ....................................................................................... 42 4 總結(jié)與展望 .......................................................................................................... 46 致謝 ......................................................................................................................... 47 參考文獻 ................................................................................................................. 48 1 緒論 課題的提出 煤炭是重要的一次能源。 隨著采煤機械化程度的不斷發(fā)展，大大提高了工作面的開采強度，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，煤礦對掘進機的性能、質(zhì)量、品種的要求也越來越高。 掘進機工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣 ,控制任務(wù)繁瑣、要求嚴格。隨著工業(yè)的發(fā)展，近年來，各主要產(chǎn)煤國家，隨著采煤機械化程度的不斷發(fā)展，大大提高了工作面的開采強度，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，煤礦對掘進機的性能、質(zhì)量、品種的要求也越來越高。當(dāng)前仍有不少掘進機控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制 ,存在可靠性差、故障率高、維護困難、維護費用高、維護工作繁重等問題。其主要特征是 : 1)主回路升級到 1 140V，并且實現(xiàn)了 660/1 140V 雙電壓等級的電控箱，滿足各類用戶的要求。普遍采用寬電壓范圍的 PLC、保護模塊、接觸器、和繼電器，用寬輸人電壓范圍的直流電源作為保護裝置的供電電源，使電控設(shè)備的性能大大提高。如煤科總院太原 研究院的 EBZ120 掘進機用電控箱采用電流傳感器 (變送器 )作為電流取樣單元，信號直接輸人作為主控器件的 PLC 等工業(yè)計算機來實現(xiàn)過流、過載、斷相保護，減少了中間環(huán)節(jié)，并充分利用 PLC 的高可靠性，大大提高了電子保護和系統(tǒng)的可靠性。同時，電氣控制技術(shù)又是與微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、機械制造技術(shù)等密切聯(lián)系在一起的。部分電子保護裝 置和輔助繼電器是德國西門子公司的，可靠性較高。奧地利和日本在研制掘進機電控設(shè)備的過程中，不但注重采用高 可靠性的電子元部件，而且也十分重視避震裝置研究，以減少主機產(chǎn)生的振動加速度與沖擊對電控設(shè)備的影響，從而進一步提高電氣元部件的可靠性。 基于 PLC 的掘進機電控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和工作原理。 未來發(fā)展趨勢 我國掘進機電氣控制技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已趨于基本成熟，目前有兩種典型的電控系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。 主控器控制系統(tǒng)以 EPEC 專用控制器為核心，通過 can 總線接受操作箱的控制信號，通過內(nèi)部程序運算控制繼電器輸出，實現(xiàn)個電機的啟動和停止。 (5)它是基于 CANBUS 總線開發(fā)的產(chǎn)品，當(dāng)系統(tǒng)節(jié)點較多或信號傳輸距離較遠時可以使用多個控制器組網(wǎng)，節(jié)省接線、提高可靠性、并且靈活性和可擴展性大大加強； (6)它的 I/0 設(shè)計獨具匠心，一針多能，既可做開關(guān)量輸入，也可以做模擬量輸入，既可做 PWM 或開關(guān)量輸出也可以做開關(guān)量輸入，一個型號便可以有無數(shù)種組合滿足無數(shù)種需要，使用更力便、更經(jīng) 濟 。更換 PLC 控制系統(tǒng)，在接線較多的情況下容易出現(xiàn)接線錯誤。伴隨著微處理器的出現(xiàn)和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)字通信技術(shù)的不斷進步， PLC 取得了迅速的發(fā)展。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器，并采取了一定措施，以提高系統(tǒng)抗干擾能力。在硬件上增加了模擬量 I/O 、遠程 I/O 和各種特殊功能模塊，如高速計數(shù)模塊、 PID 模塊、定位控制模塊和通信模塊等。經(jīng)過五十年的發(fā)展，它已經(jīng)成為了通用的自動化控制裝置，將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強，可靠性高、使用靈活方便、易于擴展等優(yōu)點，其應(yīng)用越來越廣泛并逐步深入到各行各業(yè)中去。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊、機架等，這些模塊可以按照一定順序組合配置成一個完整的 PLC。 /監(jiān)視器。 。 PLC 把微型計算機技術(shù)和繼電器控制技術(shù)融合在一起，兼具計 算機的功能完備、靈活性強、通用性好以及繼電器接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、維修方便的特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： ，維修方便 PLC 的功能 經(jīng)過長期的工程實踐， PLC 上述特點越來越為廣大工程技術(shù)人員所認識和接受，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、化工、機械、鋼鐵、交通、電力、輕工、礦山、水利、環(huán)保等各個領(lǐng)域，包括從單機自動化到工廠自動化，從機器人、柔性制造系統(tǒng)到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。 PLC 既可以用于單機或多機控制，又可以用于自動化生產(chǎn)線的控制。 3：計數(shù)控制 PLC 具有計數(shù)控制功能，同樣可為用戶提供幾十個甚至上千個計數(shù)器。如需對頻率較高的信號進行技術(shù)，則需要選用高速計數(shù)器模塊，其最高計數(shù)頻率可達 50KHz。在新一代的 PLC 中，可以采用 IEC 規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言 — 順序功能圖編寫用戶程序，使 PLC 在實現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出的時候更加簡便。此外還具有溫度測量接口，可以直接連接各種熱電阻和熱電偶。 7：通信和聯(lián)網(wǎng)功能 現(xiàn)在的 PLC 具有 RS232， RS485 或現(xiàn)場總線等通信接口，可進行遠程 I/O控制，可實現(xiàn)多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)和通信。 9：故障自診斷功能 PLC 可以對系統(tǒng)配置、硬件設(shè)置、指令合法性、網(wǎng)絡(luò)通信的進行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況報警并記錄顯示故障類型。允許操作者和 PC 系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用， 可以實時監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài)、報警類型等其他工作狀態(tài)參數(shù)指標(biāo)， 以便作決策和調(diào)整。 使用工作條件； a) 海拔高度不超過 2020 米； b) 周圍環(huán)境溫度 5℃ ~+40℃； c) 周圍空氣相對濕度不大于 95％（＋ 25℃）； d) 能承受掘進機的振動，與水平安裝傾斜度不超過 15176。主腔內(nèi)配有主盤安裝板，主電路的電器原件基本上都安裝在該板上，主盤板占據(jù)了主腔大部分空間，其上裝有控制回路斷路器、交流真空接觸器、電流互感器、零序電流互感器以及漏電閉鎖檢測等元件。當(dāng)出現(xiàn)故障時須按下復(fù)位按鈕鍵復(fù)位然后才能啟動電機，該按鍵還具有第二功能，可以查詢故障記錄（升序查詢）和修改系統(tǒng)工作電壓（ 660/1140 選擇） 。 電控系統(tǒng)組成 掘進機電控設(shè)備主要是由礦用隔爆兼