【正文】 斷開 AC120V,電鈴?fù)Ｖ?，同時液晶屏上截割 狀態(tài)信息變?yōu)椤敖馗畲龁ⅰ? ，此時截割電機處在等待啟動狀態(tài)，在此狀態(tài)下再次按下截割按鈕，主控器端子 CZ222 輸出 AC220V，接觸器 KM2 吸合，截割電機啟動，其常開觸點 閉合，接通截割計時表 H2，截割開始計時。再次瞬時按二運按鍵，主控器端子 CZ223 斷開 AC220V,接觸器 KM3 斷開， 斷開，主控器檢測到輸入信號斷開，認(rèn)為二運電機已正常停止，粘連投入檢測，不正常發(fā)出“二運粘連”故障信息。 SB3 為截割急停，按下截割急停截割電機不能啟動，截割狀態(tài)顯示“按復(fù)位復(fù)位” ，需按復(fù)位鍵解鎖。 保護(hù)回路 電路 的組成 保護(hù)回路主要是由電流互感器 TA1TA12,電機內(nèi)熱敏電阻，低壓漏電檢測，漏電閉鎖檢測回路等組成。 油泵電機運轉(zhuǎn)過程中，出現(xiàn)過載、過流、三相不平衡、斷相等故障時， PLC 接受電流互感器采集的 電流信號通過程序運算，使輸出點 CZ221 斷電，接觸器 KM1 斷開主回路，運行的油泵電機停止。流入大地的電流，叫做漏電電流。對應(yīng)熱敏電阻阻值為 1KΩ2KΩ。過載動作后，使電機停止， 3 分鐘自動復(fù)位。煤機電器系統(tǒng)以自動空氣斷路器作為饋電開關(guān)，自動空氣斷路器具有良好的滅弧裝置，斷流能力強。 3 PLC 與變頻器的通訊 根據(jù)掘進(jìn)機電控系統(tǒng)的控制要求選擇三菱公司的 FRA740 變頻器，下面分析 SIMENZ S7300 PLC 與 FRA740 在 PROF1BUSDP 網(wǎng)絡(luò)中通訊的實現(xiàn)。 可知，定子電壓與磁通和頻率成正比，當(dāng) U 不變時， f 和 ? 成反比， f 的升高勢必導(dǎo)致磁通的降低。它與 PROFIBUSPA（ Process Automation ）、 PROFIBUSFMS (Fieldbus Message Specification )共同組成了 PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn) 。 2總線存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。 6功能： DP主站和 DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。 DP 從站帶看門狗 定時器（ Watchdog Timer）。 I P CP L C電 機電 機變 頻 器變 頻 器M P IP R O F I B U S D P? ? ? ?控 制 層執(zhí) 行 層監(jiān) 控 層 圖 于 PofibusDP 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 變頻器數(shù)據(jù)通訊的實現(xiàn) 參數(shù)設(shè)置 在進(jìn)行設(shè)備通訊之前 .必須對變頻器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 .首先在 A7NP 卡上設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點地址，必須要與 STEP 7 硬件組態(tài)中設(shè)置的地址完全一致，這個設(shè)置主要通過 A7NP 上 SW3, SW1 兩個旋鈕開關(guān)來調(diào)節(jié)的，另外其他主要參數(shù)設(shè)置如表 所示，它們是在 FRA740 的操作面板設(shè)置的。參數(shù)數(shù)據(jù)運行存取傳動系統(tǒng)的所有參數(shù)。 PKW 參數(shù)通道的第一個字是參數(shù)標(biāo)識符 PKE。 (2)主站必須重復(fù)地發(fā)送任務(wù)報文直到從從站那里得到相應(yīng)的應(yīng)答報文。 本文中 FRA740 采用 PP03 的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu) .即使用過程通道 (PZD)控制和監(jiān)測變 頻器的工作，而沒有使用參數(shù)通道 (PKW)修改變頻器的內(nèi)部參數(shù)。1：寫入 EEPROM 表 FRA740 變頻器狀態(tài)字定義表 變頻器通訊程序 在編寫變頻器通訊程序時，首先應(yīng) 該讀取變頻器的狀態(tài)字，判斷變頻器是否準(zhǔn)備就緒，如果沒有就緒則判斷是否存在故障，若有故障要判斷故障的類型，給出相關(guān)的故障提示信息。若寫入出錯，錯誤代碼為非零值。若能正確讀取數(shù)據(jù)，錯誤代碼返回 0000(HEX)。如果位 10 是0,變頻器將以從 前的控制方式繼續(xù)工作。 (5)如果在周期工作中不器要 PKW 參數(shù)通道的信息而只需要 PZD 過程通道的信息 .則任 務(wù) ID 被發(fā)布為“無任務(wù) (用 0 表示 )”。變址 IND的 0 到 7位為帶數(shù)組的參數(shù)尋址提供數(shù)組下標(biāo) .決定訪問數(shù)組參數(shù)的哪一個元素。這一機理確定了參數(shù)在兩個通訊伙伴之間 (如PLC 和變頻器之間 )的傳輸方式。 協(xié) 議 結(jié) 構(gòu)（ 頭 部 ） 參 數(shù) 通 道（ P K W ）過 程 通 道（ P Z D )有 效 數(shù) 據(jù)協(xié) 議 結(jié) 構(gòu)（ 尾 部 ）圖 PROFIBUSOP 報文中有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 變速驅(qū)動行規(guī)對 PPO 的結(jié)構(gòu)、長度作了更具體的規(guī)定，常用的參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象 PPO 一共有 5 種類刑，按照可用數(shù)據(jù)有無參數(shù)通道及過程通道的數(shù)據(jù)字的多少來劃分： (1)可用數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)區(qū)而無參數(shù)區(qū)，有兩字或六個字的過程數(shù)據(jù)，如 PP03和 PP04； (2)可用數(shù)據(jù)有參數(shù)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，且有兩個字、六個字或是個字的過程數(shù)據(jù)，如 PP0 PP0 PP05。第一類 DP 主站（ DPM1）是中央 中央可編程控制器 ，如 PLC． PC等。輸入或輸出的同步。循環(huán)主－從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主－主數(shù)據(jù)傳送。總線循環(huán)時間必須要比主站（ PLC）程序循環(huán)時間短。 電源整 流濾 波制 動逆 變電動機回 饋 電 路L C 濾 波 變頻器的主電路圖 現(xiàn)代變頻器采用微計算機數(shù)字控制技術(shù)構(gòu)成，并提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通訊接口和內(nèi)置協(xié)議 (如 PROFIBUS, CCLINK 等 )，為變頻器的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了必要的基礎(chǔ)。在整個調(diào)節(jié)過程中，都可以保持有限的轉(zhuǎn)差功率，具有高精度、高效率的調(diào)速性能。 系統(tǒng)過電壓、欠電壓保護(hù) 當(dāng)系統(tǒng)電壓超過額定電壓 15％時，啟動時低于額定電壓 75％或長時間低于額定電壓 85％時，主控器動作，發(fā)出電壓異常故障信息，使電機停止，電壓正常時自動復(fù)位。 當(dāng)電機出現(xiàn)斷相或三相不平衡率達(dá)到 60％時，主控器發(fā)出電機斷相故障，使電機停止，按復(fù)位鍵復(fù)位。與電流繼電器和熔斷器不同，熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在電路中不能做瞬時過載保護(hù)，更不能做短路保護(hù)。當(dāng)電機停止后，粘連回路投入檢測，真空管無粘連，延時 2 秒漏檢繼電器吸合，檢測各回路漏電。 漏電閉鎖故障是在各電機起動運行之前檢查并顯示。用瓦斯斷電儀和甲烷傳感器監(jiān)測礦井下的瓦斯?jié)舛?，此外還有電機溫度，液位、油溫、位移等傳感器的信號， PLC 接受電流互感器、熱敏電阻、零續(xù)電流互感器、漏電閉鎖等信號，并將計算出來的信號有效值與預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)整定值進(jìn)行比較判斷，若在一定時限內(nèi)，采樣 到的信號有效值都在設(shè)定的故障范圍值之內(nèi)，則認(rèn)為有故障產(chǎn)生，并由 PLC 發(fā)出故障控制信號對電動機進(jìn)行跳閘斷電和報警，或是切斷電鈴和照明燈的電源，并送液晶屏和顯示視窗顯示故障信息，實現(xiàn)整個電控系統(tǒng)的保護(hù)功能。油泵 停止，運行中的截割、二運、風(fēng)機將停止。再次瞬時按風(fēng)機按鍵，主控器端子 CZ224 斷開AC220V,接觸器 KM4 斷開， 斷開，主控器檢測到輸入信號斷開，認(rèn)為風(fēng)機電機已正常停止，粘連檢測投入，不正常發(fā)出“風(fēng)機粘連”故障信息。截割停止后狀態(tài)信息顯示“截割停止” 。再次瞬時按油泵按鍵，主控器控制接觸器 KM1 斷開， 斷開，主控器檢測到輸入信號斷開，認(rèn)為電機已停止，粘連檢測回路投入，此時若檢測到真空管下端帶電，認(rèn)為真空管粘連，發(fā)出“油泵粘連”故障信息?？刂苹芈吩韴D如圖 。電源變壓器為 圖 控制電源 原理圖 1140V 和 660V 通用。另一方面，可減小過 電壓的的角頻率 0w 。 KM1KM1.2TA1TA2TA3U11V11W1175KWM1125ARC 1KM2KM2.2TA4TA5TA6U21V21W21135KWM2250ARC 2KM3KM3.2TA7TA8TA9U31V31W3115KWM3125ARC 3KM4KM4.2TA10TA11TA12U41V41W4137KWM4125ARC 4QSA B CKA前級電源先導(dǎo)回路24VGX5PLC聯(lián)鎖門聯(lián) 鎖電源 聯(lián) 鎖U1 V1 W1阻容 吸收阻容 吸收阻容 吸收阻容 吸收油泵截割二運風(fēng)機RSTUVW變 頻 器粘連檢測 圖 掘進(jìn)機電控系統(tǒng)主電路圖 電源開關(guān)，當(dāng)其閉合時主回路各接觸器上端得電。 按下截割按鍵，首先啟動預(yù)警，預(yù)警一定時間（時間長短可修改）后才啟動截割電機。 開關(guān)箱位于掘進(jìn)機本體的左后方， 掘進(jìn)機的主要電器元件都安裝在此開關(guān)箱內(nèi)，開關(guān)箱的主腔和接線腔均為隔爆型結(jié)構(gòu)，接線腔和殼體上均設(shè)有接地螺栓。 10：人機界面功能 人機 界面功能提供操作者 以監(jiān)視機器 /過程工作必需的信息。新一代的 PLC 還能進(jìn)行三角函數(shù)運算和浮點運算。 4：步進(jìn)控制 PLC 具有步進(jìn)（順序）控制功能。時間設(shè)定值既可以由用戶在編程時設(shè)定，也可以由 操作人員在工業(yè)現(xiàn)場通過人 — 機對話裝置實時設(shè)定，實現(xiàn)具體的定時控制。它采用存儲器存儲用戶程序，通過數(shù)字或模擬的輸入 /輸出來完成一系列邏輯、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 PLC 工作過程中，供給 PLC 穩(wěn)定可靠的電流，使其正常工作。為進(jìn)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。 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(jìn)，以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。 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。這兩種系統(tǒng)基本上都能滿足不同巖巷掘進(jìn)的需要，但在適應(yīng)性、可靠性、先進(jìn)性等方面存在一定差異。 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。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(jìn)的國家引進(jìn)的，如隔離開關(guān) (或斷路器 )是美國西屋電氣公司的 。電流互感器、變送器作為電流取樣單元與綜合保護(hù)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(hù)。新技術(shù)的應(yīng)用使電控系統(tǒng)在控制、保護(hù)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(jìn)機正常工作的主要問題。 關(guān)鍵詞 ： PLC；電控系統(tǒng) ；掘進(jìn)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(jìn)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(jìn) 機電氣系統(tǒng)原理 .......................................