【正文】 本質(zhì)安全型開(kāi)關(guān)箱 KXJ4258(21203)/1140(660)E(以下簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)關(guān)箱 )和礦用本質(zhì)安全型操作箱 CX44/12E(以下簡(jiǎn)稱(chēng)操作箱 )兩部分組成， 和 BAL136/127150 礦用隔爆電鈴； DGY35/24B隔爆型照明燈； BZA110/241ZS 隔爆型壓扣急停按鈕以及油泵電機(jī)、截割電機(jī)、二運(yùn)電機(jī)、風(fēng)機(jī)電機(jī)等組成了掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)箱視窗內(nèi)設(shè)有發(fā)光管能夠顯示 32 種故障信息，與液晶屏可以獨(dú)離工作。通過(guò)控制回路分別閉合真空接觸器 KM1KM4，油泵、截割、二運(yùn)、風(fēng)機(jī)電機(jī)便可運(yùn)轉(zhuǎn)。比較兩類(lèi)產(chǎn)品性能上的優(yōu)點(diǎn)，氧化鋅產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)主要在能量吸收能力強(qiáng)，可以用于防雷電等大電流沖擊；阻容吸收器的優(yōu)點(diǎn)主要在于起始工作電壓低，可有效吸收小電流沖擊對(duì)設(shè)備的影響。從而降低過(guò)電壓的上升幅度。 控制電源 控制電源主要是提供電控系統(tǒng)各等級(jí)工作電壓。 注意：根據(jù)系統(tǒng)工作電壓切換熔斷器 FU1FU2。 SB1SB3 為緊急停止按鈕， SB1 裝在操作箱上，和設(shè)在整機(jī)油箱前側(cè)的緊急停止按鈕 SB2 一樣作為總急停，按下總急停主控器端子 CZ225 無(wú) AC220V 輸出， KM5 斷電，切斷 220V 供電，各電機(jī)將不能啟動(dòng)。 H 1 H 2K M 2 K M 3K M 1K M 4油 泵 截 割二 運(yùn)風(fēng) 機(jī)2 2 0 V供 電2 4 V供 電漏 電 閉鎖漏 電 閉鎖K M 5 K M 6 K M 7K M 8繼 電 器 板H 0油 泵計(jì) 時(shí)截 割計(jì) 時(shí)K A 1 0 . 1K M 1 . 3 K M 2 . 3K A 6 . 1 K A 7 . 1 K A 8 . 1 K A 9 . 1K A 3 . 2K A 4 . 2K A 5 . 2 K A 1 1 . 1Q F 1 2E L 1 3 ( 2 2 0 V )E L 1 2 ( 1 2 0 V )E L 1 1 ( N )T 7 圖 控制回路原理圖 工作原理 系統(tǒng)送電后，液晶屏顯示生產(chǎn)公司的信息，同時(shí)開(kāi)關(guān)箱視窗內(nèi)的指示燈齊亮，檢查指示燈有無(wú)損壞，稍后熄滅， PLC 檢測(cè)真空管是否粘連， 若正常主控器端子 CZ227 輸出 AC220V， 漏檢繼電器 KM KM8 吸合，進(jìn)行各回路漏電、粘連檢測(cè)，如系統(tǒng)正常則按順序進(jìn)行以下操作。瞬時(shí)按油泵按鍵，主控器端子 CZ221 有 AC220V 輸出，控制接觸器 KM1 吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn) 閉合，接通油泵計(jì)時(shí)表 H1,油泵開(kāi)始計(jì)時(shí)。 油泵電機(jī)正常停止后， 液晶屏再次顯示油泵啟動(dòng)前的畫(huà)面信息。常開(kāi)觸點(diǎn) 閉合， 通過(guò) CZ28 輸入至主控器， 主控器檢測(cè)到此信號(hào)認(rèn)為截割已啟動(dòng)，否則發(fā)出截割啟動(dòng)失敗的故障信息，按復(fù)位鍵復(fù)位。按下位于機(jī)器左側(cè)的截割急停按鈕，截割將不能啟動(dòng)或運(yùn)行中立即停止，截割狀態(tài)行顯示“按復(fù)位鍵復(fù)位” ，再次啟動(dòng)截割須按復(fù)位鍵復(fù)位。二運(yùn)停止后狀態(tài)信息顯示“二運(yùn)停止” 。風(fēng)機(jī)停止后狀態(tài)信息顯示“風(fēng)機(jī)停止” 。 電氣連鎖 連鎖一般用于串聯(lián)電路或并聯(lián)電路中 ,也就是說(shuō)電器的工作狀態(tài)是由二個(gè)以上條件決定的 ,比如在串聯(lián)電路中它必需全部滿(mǎn)足條件才能運(yùn)行 ,在并聯(lián)電路中它只要滿(mǎn)足其中一個(gè)條件就能運(yùn) 行。 3：?jiǎn)?dòng)截割電機(jī)時(shí)首先自動(dòng)啟動(dòng)截割預(yù)警，預(yù)警結(jié)束后截割電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。由電流、電壓互感器實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的三相線(xiàn)電壓和線(xiàn)電流 。若無(wú)故障產(chǎn)生，則循環(huán)采樣、顯示和存儲(chǔ)電壓、電流信號(hào)。同時(shí)液晶屏和顯示窗顯示故障狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流和斷相時(shí)，按操作箱復(fù)位按鈕可以重新啟動(dòng)。漏電閉鎖（ earth leakage search/lockout），檢測(cè)分?jǐn)酄顟B(tài)的饋電開(kāi)關(guān)或電磁啟動(dòng)器負(fù)荷側(cè)絕緣電阻，如低于設(shè)定值時(shí)使其不能合閘送電 的功能。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)井下廣泛采用的變壓器中性點(diǎn)絕緣的低壓供電系統(tǒng)，漏電故障的明確定義為：在中性點(diǎn)絕緣的低壓供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地 (包括直接按地和經(jīng)過(guò)渡阻抗接地 )或兩相、三相對(duì) 地的總絕線(xiàn)阻抗下降到危險(xiǎn)值的電氣故障就叫作漏電故障，簡(jiǎn)稱(chēng)漏電。 在未開(kāi)機(jī)的情況下， 進(jìn)入?yún)?shù)修改畫(huà)面可以對(duì)四臺(tái)電機(jī)漏電檢測(cè)回路進(jìn)行漏電試驗(yàn)，以驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性。 電機(jī)過(guò)載保護(hù) 在電動(dòng)機(jī)實(shí)際的運(yùn)行中，常會(huì)遇到過(guò)載或欠電壓情況，但只要不嚴(yán)重、時(shí)間短，電機(jī)繞組不超過(guò)允許的溫度，這些情況是允許的。 EBZ135 型掘進(jìn)機(jī)的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)，是通過(guò)熱繼電器實(shí)現(xiàn)的。 電機(jī)三相不平衡及斷相保 電動(dòng)機(jī)的不對(duì)稱(chēng)保護(hù)主要有斷相、相間短路、匝間短路、不平衡運(yùn)行、接地短路等。 各電機(jī)過(guò)流保護(hù) 電器設(shè)備的過(guò)電流保護(hù)，通常又被稱(chēng)為短路保 護(hù)，它是指當(dāng)電網(wǎng)供電線(xiàn)路或供電設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，供電線(xiàn)路的電流突然增大，過(guò)電流保護(hù)就是利用這一特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)裝置。它不僅能夠切斷正常的負(fù)荷電流，也能切斷短路電流。 低壓線(xiàn)路漏電保護(hù) 低壓線(xiàn)路漏電保護(hù) :當(dāng) AC220V、 AC120V、 AC24V 低壓線(xiàn)路對(duì)地絕緣能力降低到規(guī)定值時(shí)保護(hù)動(dòng)作，顯示 220V漏電、 120V漏電或 24V漏電。變頻器由于其應(yīng)用簡(jiǎn)便和性能可靠，已成為工業(yè)傳動(dòng)裝里中首選的電機(jī)控制器。 由電動(dòng)機(jī)基本理論知道，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為 p sfn )1(60 ?? 式中： n — 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f — 異 步電動(dòng)機(jī)定子頻率； s — 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p — 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。通常電動(dòng)機(jī)是按 50Hz 的頻率設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)頻率范圍內(nèi)給出的。變頻器外部接口 圖如圖 。 PROFIBUSDP 做為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)中一種，是一種高速 (數(shù)據(jù)傳輸率為 )、經(jīng)濟(jì)、可靠的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)在工業(yè)控制得到了廣泛的應(yīng)用。除周期性用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸外， PROFIBUSDP 還提供智能化設(shè)備所需的非 周期性通信以進(jìn)行組態(tài)．診斷和報(bào)警處理。支持單主或多主系統(tǒng)。 4運(yùn)行模式：運(yùn)行．清除．停止。各 DP 從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。通過(guò)總線(xiàn)給 DP 從站賦予地址。對(duì) DP 從站的輸入 /輸出進(jìn)行存取保護(hù)。 DP 從站是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動(dòng)器．閥門(mén)等；同時(shí)也可以是智能從站，即從站支持可編程，一般智能從站即另外一個(gè) PLC 主機(jī)。 表 A740 PROFIBUS 通訊主要參數(shù)設(shè)置參數(shù) 參數(shù)編號(hào) 通訊參數(shù) 單位 設(shè)置值 1 設(shè)置值 設(shè)置內(nèi)容 運(yùn)行模式選擇 1 0、 6 均可 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式 通訊開(kāi)始模式選擇 1 2 通訊運(yùn)行指令權(quán) 1 0 運(yùn)行指令權(quán)通訊 通訊速度指令權(quán) 1 0 速度指令權(quán)通訊 EEPROM 保存模式選擇 1 0 寫(xiě) 入 EEPROM 通訊復(fù)位 1 0 在任何模式 通訊錯(cuò)誤等待時(shí)間 0 0s 網(wǎng)絡(luò)模式操作權(quán)選擇 1 9999 自動(dòng)識(shí)別 PROFIBUS 通訊協(xié)議 對(duì)于調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)變速驅(qū)動(dòng)行規(guī)，在周期型通道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被定義為參數(shù)過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象 PPO(Parameter Process Object)。常用的 PPO 類(lèi)型如 表 所示。因而，它能夠在不影響過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸性能的情況下，從上一級(jí)系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)值、診斷值、故障信號(hào)等。 PKW 參數(shù)區(qū)一般包含 4 個(gè)字。位 0 到 10 (PNU)包括所請(qǐng)求的參數(shù)號(hào)，它決定所要執(zhí)行的參數(shù)讀寫(xiě)任務(wù)訪(fǎng) 問(wèn)的是數(shù)組參數(shù)中的哪一個(gè)元素，位 11 (SPM)是用來(lái)參數(shù)變更報(bào)告的觸發(fā)位。 第三和第四字為參數(shù)數(shù)值 (PWE)。主站通過(guò)對(duì)應(yīng)答識(shí)別 ID、參數(shù)號(hào)、變址下標(biāo)和參數(shù)值的處理識(shí)別任務(wù)的應(yīng)答。 過(guò)程通道 PZD 區(qū)是為監(jiān)測(cè)和控制調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置而設(shè)計(jì)的，在 DP 主站和從站中收到的 PZD 報(bào)文總是以最高的優(yōu)先級(jí)處理，即處理 PZD 過(guò)程通道的優(yōu)先級(jí)高于處理參數(shù)通道 PKW 的優(yōu)先級(jí)，而且 PZD 過(guò)程通道總是傳送調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置上當(dāng)前最新的有效數(shù)據(jù)。 PP03的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 如表 所示。主站給變頻器的 PZD 任務(wù)報(bào)文的第二個(gè)字 PZD2 字是變頻器的主設(shè)定值 (HSW)，即主頻率設(shè)定值，以十六進(jìn)制發(fā)送，最小單位是 Hz，變頻器給主站的 PZD 應(yīng)答報(bào)文的第一個(gè) PZD 字是變頻器的狀態(tài)字 (ZSW)，其每一位的含義如表 所示。然后根據(jù)操作指令組裝控制字，設(shè)定主頻率值 .同時(shí)實(shí)時(shí)讀取從站的應(yīng)答報(bào)文 .完成運(yùn)行狀態(tài)的在線(xiàn)顯示。若讀取出錯(cuò)，錯(cuò)誤代碼為非零值。以下是部分程序代碼。若正確寫(xiě)人，錯(cuò)誤代碼返回 0000 (HEX)。 位 名稱(chēng) 說(shuō)明 0~2 未使用 默認(rèn) 1 3 變頻器故障 0：正常； 1 變頻器故障 4~5 未使 用 默認(rèn) 1 6 接通命令 0：接通 7 報(bào)警 0：命令執(zhí)行正常； 1：命令執(zhí)行正常 8 未使用 默認(rèn) 0 9 控制請(qǐng)求 0：無(wú) ； 1：有請(qǐng)求 10 頻率檢測(cè)信號(hào) 0：無(wú) ； 1：接通 11 變頻器正在運(yùn)行 0：無(wú) ； 1：正在運(yùn)行 12 電機(jī)正向運(yùn)行 0：無(wú)； 1：電機(jī)正轉(zhuǎn) 13 電機(jī)反向運(yùn)行 0：無(wú)； 1：電機(jī)反向 14 變頻器運(yùn)行模式 0：無(wú)； 1：網(wǎng)絡(luò)模式 15 變頻器是否在忙 0：變頻器在準(zhǔn)備狀態(tài)； 1：變頻器在忙 開(kāi) 始讀 從 站 應(yīng) 答 報(bào) 文準(zhǔn) 備 就 緒組 裝 控 制 字設(shè) 定 主 頻 率顯 示 運(yùn) 行 狀 態(tài)讀 從 站 應(yīng) 答 報(bào) 文寫(xiě) 主 站 任 務(wù) 報(bào) 文給 出 故 障 信 息判 斷 故 障 類(lèi) 型有 故 障結(jié) 束NNY Y 圖 變頻器通訊程序流程圖 PLC 作為總線(xiàn)主站讀 PZD 應(yīng)答報(bào)文是通過(guò)調(diào)用 S7 系統(tǒng)功能SFC14(DPRD_DAT)來(lái)實(shí)現(xiàn)， SFC14 用于從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 ProfibusDP 從站讀取一串 連續(xù)的數(shù)值，讀取數(shù)值的長(zhǎng)度取決于 CPU 的類(lèi)型，它有三個(gè)形式參數(shù) :DP從站的讀數(shù)據(jù)區(qū)的首地址、存放數(shù)據(jù)變量的首地址、存放錯(cuò)誤代碼的地址。 位 名稱(chēng) 說(shuō)明 0~2 未使用 3 控制使能 0：輸出停止； 1：停止取消 4~6 未使用 7 故障復(fù)位 0：無(wú)動(dòng)作； 1：故障復(fù)位 8~9 未使用 10 PZD 使能 0：不執(zhí)行； 1： PZD 執(zhí)行 11 正轉(zhuǎn)啟動(dòng) 0：否； 1：是 12 反轉(zhuǎn)啟動(dòng) 0：否； 1：是 13 第二功能選擇 0：否； 1：是 14 輸出停止 0：否； 1：是 15 RAWEEPROM 0：寫(xiě)入 RAM。 PZD1 PZD2 PLCFRA740 STW HSW FRA740PLC ZSW HIW 表 FRA740 變頻器控制字定義表 對(duì)于變頻器收到的控制字，其中位， 10 必須設(shè)置為 1。傳動(dòng)裝里給 DP 主站的響應(yīng)報(bào)文中，第一個(gè) PZD 字為狀態(tài)字，第二個(gè)字為主實(shí)際值。 (4)在應(yīng)答報(bào)文中重復(fù)的實(shí)際值總是當(dāng)前的最新值。 利用 PKW 參數(shù)通道修改驅(qū)動(dòng)裝置參數(shù)必須遵守以下規(guī)則： (1)一個(gè)任務(wù)或一個(gè)應(yīng)答僅能涉及一個(gè)參數(shù)。 PKW參數(shù)通道的第二個(gè)字變址 IND的位 12 到 15 位是參數(shù)號(hào) PNU的擴(kuò)展頁(yè)號(hào)，它和參數(shù)標(biāo)識(shí)符基本參數(shù)號(hào) PNU 共同產(chǎn)生完整的傳動(dòng)裝置參數(shù)號(hào)。 PKW 的后兩個(gè)字 (PWE1 和 PWE2)用來(lái)讀寫(xiě)具體的參數(shù)數(shù)值。 PKW 接口并非物理意義的接口，而是一種通訊機(jī)理。過(guò)程數(shù)據(jù)在傳動(dòng)系統(tǒng)中總是以最高優(yōu)先級(jí)進(jìn)行傳送和處理 .它主要傳送傳動(dòng)裝置的狀態(tài)信息和控制信息?？捎玫臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分且能用報(bào)文分別傳送：過(guò)程通道 PZD 部分、參數(shù)通道 PKW 部分，具體的協(xié) 議報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖 所示。 IPC 作為監(jiān)控層，采用 MCGS 組態(tài)軟件，用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控， PLC 做為控制層， 它作為工控機(jī)與變頻器之間的橋梁，一方面，它對(duì)變頻器進(jìn)行控制，另一方面將生產(chǎn)線(xiàn)上信息 (如變頻器的速度、報(bào)警等 )傳達(dá)給工控機(jī)，變頻器作為執(zhí)行層，將 PLC 下達(dá)的指令執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。 8設(shè)備類(lèi)型：第二類(lèi) DP 主站（ DPM2）是可進(jìn)行編程．組 態(tài)．診斷的設(shè)備。 7可靠性和保護(hù)機(jī)制：所有信息的傳輸按海明距離 HD=4 進(jìn)行。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。 3通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶(hù)數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。波特率從 bit/s到 12M bit/s。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。它具有高速低成本，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式 I/O 的通信。為了有效維持磁通的恒定，我們必須在改變頻率時(shí)同步改變電動(dòng)機(jī)電壓 U ，即保持 U 與 f 成比例關(guān)系。但是異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)公式 UfNE ??? 式中： E — 定子每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值； f — 定子頻率； N — 定子每相繞組的有效匝數(shù)； ? — 每極磁通量； U — 定子電壓。當(dāng)頻率 f 在 050Hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)