【正文】 F 31 0 AK M 6E L 2H L 1H L 2H L 32 4 V +C Z 1 82 4 V G2 4 V +C Z 1 72 4 V G3 . 3 K / 5 W1 2 0 V 1 0 0 VT7 T 6 T5 Q F 2 5 AQ F 15AK M 5E L 1 控制電源主要由電源變壓器 KB、熔斷器 FU1FU斷路器 QF1QF漏電檢測 ELK1ELK2 和接觸器 KM KM6 共 同組成對 220V、 120V 和 24V 回路漏電檢測并斷電保護，通過按復(fù)位按鈕可以重新供電。這樣，一方面可減小負載特征阻抗 CtLt/ ， 以減小過電壓的幅值。主電路圖見圖 。啟動電機時首先啟動油泵，待油泵啟動正常后其他電機才能啟動。其隔爆殼體是用鋼板焊制的兩個通過接線端子相互連接的獨立腔體。 PLC 的故障自診斷功能大大提高了 PLC 系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性?？梢赃M行算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)移位、數(shù)據(jù)顯示和打印、數(shù)據(jù)通信等功能，如加減乘除、乘方、開方、與或、異或、求反等操作。計數(shù)器的實際計數(shù)值也可以通過人機對話裝 置實時讀出或修改。 2：定時控制 PLC 具有定時控制功能，可為用戶提供幾十個甚至上千個定時器。 PLC 的特點 PLC 是在微處理器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的控制器，是一種基于計算機技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的電子控制裝置。它是系統(tǒng)的核心，不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出 . 。 3： 80 年代后期，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的價格大幅度下降，各種 PLC 采用的微處理器的性能普遍提高。 1：早期的 PLC 作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物，其主要功能只是執(zhí)行原先有繼電器完成的順序控制和定時 /計數(shù)控制等任務(wù)。 (8)由于采用專用插頭連接，使其拆卸力便不易出錯。另外 一種采用專用的運動控制器作為主控器，人機界面采用工業(yè)觸摸屏。 研究內(nèi)容 基于國內(nèi)外掘進機電控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 ,本文以 EBZ135 型掘進機電控系統(tǒng)為例，詳細介紹電控系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)硬件、工作原理和軟件的設(shè)計。奧地利阿爾卑尼公司 (VOESTALPINE)的 AM50 掘進機 (切割電動機功率 100kw，總電動機容量 163kw，電壓等級 660V)，其電控設(shè)備在我國煤礦井下使用一年內(nèi)不需大修。一些新的控制要點得到應(yīng)用 :延緩換相操作速度，采用提前釋放、延時投人檢測等措施，提高系統(tǒng)抗干擾、抗沖擊能力 。 國內(nèi)外同類課題研究 現(xiàn)狀 20 世紀 90 年代后期至今，隨著煤礦井下電壓等級由 660V 升至 1 140V,掘進機電控也升級到 1 140V。基于 PLC 的掘進機控制系統(tǒng)具有可靠性高、故障率低、維護簡單、檢修費用低等優(yōu)點 ,大大提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。本課題主要是通過對掘進機電氣控制系統(tǒng)的研究分析，借鑒國內(nèi)外先進技術(shù)，結(jié)合煤礦生產(chǎn)實際，針對傳統(tǒng)的掘進機繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)的缺點 , 提出了一種基于 PLC 的掘進機電控系統(tǒng)的設(shè)計方案， 并以某公司的 EBZ135 型掘進機的電控系統(tǒng)為例 ,詳細介紹電控系統(tǒng)的組成、工作原理、系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計。由于基于 PLC 的掘進機電控系統(tǒng)能夠較好地完成掘進機的相關(guān)控制任務(wù)，大幅提升了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，所以本課題具有很重要的研究意義。 4)保護環(huán)節(jié)設(shè)計水平提高，模擬或微計算機數(shù)字智能綜合保護裝置取代了以前的保護插件。 近年來，各國不斷推出新機型和更新掘進機的電控設(shè)備。 經(jīng)過幾代人的不懈努力，截止到目前為止，我國掘進機的開發(fā)研究在輕型及中重型上己其本達到國際先進水平，但在重型掘進機的研究上，與一些發(fā)達國家的產(chǎn)品還存在著一定的差距。一種是 plc 控制系統(tǒng)，人機界面采用文本顯示器。 (7)它具有 CANOPEN 和 CAN2. 0 兩個總線接口可以與國內(nèi)外很多標準CANBUS 總線產(chǎn)品進行連接，或經(jīng)門路模擬與其它總線或上位機連接，組建大型系統(tǒng) 。其發(fā) 展過程大致可分為 3個階段。同時擴大了存儲器的容量和各類繼電器的數(shù)量，并提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，進一步增強了 PLC 的功能。 PLC 系統(tǒng)由 4個主要單元： (CPU)。通過 I/O 模塊將外界信號傳輸?shù)?PLC 內(nèi)部，經(jīng) PLC 處理后將命令輸出到外圍電路使其動作。 PLC 可根據(jù)操作按鈕、各種開關(guān)及現(xiàn)場其他輸入信號或檢測信號控制執(zhí)行機構(gòu)完成相應(yīng)的功能。也可選用選用具有內(nèi)部高速計數(shù)器的 PLC，目前的 PLC一般可以提供計數(shù)頻率達 10KHz 的內(nèi)部高速計數(shù)器。 6：數(shù)據(jù)處理 PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力。如果故障較為嚴重， PLC 則會自動停止運行。； e) 在有沼氣爆炸性混合物隧道或礦井中； f) 無破壞絕緣的氣體或蒸汽的環(huán)境中； g) 無長期連續(xù)滴水的地方； h) 污染等級 3 級； 技術(shù)參數(shù) 1 額定電壓 開關(guān)箱： 主回路： 1140V 或 660V 控制回路： AC220V、 AC120V、 AC24V、 DC24V、 DC12V、 DC5V 操作箱： DC12V 2 額定電流 3 額定頻率 50HZ 4 輸出分路數(shù) 4 路 5 額定功率 258KW 6 電機參數(shù)（見表 ） 名稱 型號 額定電壓（ V） 額定電流（ A） 額定功率（ KW） 備注 隔爆型三相異步電動機 YBU1354 1140/660 86/149 135 截割電機 隔爆型三相異步電動機 YBU75 1140/660 隔爆型三相異步電動機 BYD111608050 1140/660 隔爆型三相異步電動機 YBU37 1140/660 結(jié)構(gòu)特征 開關(guān)箱 開關(guān)箱符合 《爆炸性氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 通用要求》和 《爆炸性氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè) 備 隔爆型電氣設(shè)備 d》的標準設(shè)計，屬隔爆型電氣設(shè)備。按下開機鍵發(fā)出開機信號，同時電鈴鳴響，延時 2 秒電鈴自停，進入電機啟動畫面，該鍵還具有翻頁功能。掘進機電氣系統(tǒng)框圖如圖 所示 控 制 變 壓 器水 流 量 開 關(guān)瓦 斯 傳 感 器截 割 急 ?？?急 停操 作 箱油 箱 油 位油 箱 油 溫開 關(guān) 箱 顯 示儀 表風 機 電 機二 運 電 機截 割 電 機油 泵 電 機電 鈴前 級 饋 電照 明D C 2 4 V穩(wěn) 壓 電源可 編 程 控 制 器輸 入 信號操 作 箱 顯 示 信 號電源電壓檢測信號低壓漏電開 關(guān) 箱 顯 示 信 號A C 2 4 VA C 2 2 0 V / 1 2 0 V溫度信號漏電閉鎖信號電流信號變 頻 器 掘進機電氣系統(tǒng)原理 圖 掘進機電氣系統(tǒng)框圖 主回路： 主回路主要是由隔離開關(guān) QS、真空接觸器 KM1KM阻容吸收電路RC1RC4 以及電流互感器 TA1TA12 組成。 在真空斷路器負荷側(cè)接人電容的作用是增加與 負載并聯(lián)的電容?？刂齐娫丛韴D見圖。截割緊急停止按鈕 SB3 設(shè)在整機左側(cè)，司機席前部，按下 SB3,截割電機將不能啟動。同時常開觸點 閉合，通過主控器端子 CZ27 輸入至主控器 ,主控器檢測到此信號認為油泵啟動，否則將發(fā)出油泵啟動失敗的故障信息，按復(fù)位鍵復(fù)位。截割啟動后狀態(tài)信息將變?yōu)椤敖馗钸\行” ，右列對應(yīng)的指示燈由空心變?yōu)閷嵭摹? 風機啟動、停止 油泵電機啟動后，瞬時按風機按鍵，主控器端子 CZ224 輸出 AC220V,接觸器 KM4 吸合，常開觸點 閉合，信號通過 CZ210 輸入至主控器，主控器檢測到此信號認為風機電機已啟動，否則發(fā)出風機啟動失敗的故障信息， 按復(fù)位鍵復(fù)位。 主要的電氣連鎖有： 1：必須發(fā)開機信號才能進入啟動畫面，油泵電機才能啟動 。用粘連漏電檢測電路檢測真空接觸器的管漏電、觸頭的粘連和電機的絕緣檢測 。過載保護和漏電閉鎖為自動復(fù)位，過載三分鐘后復(fù)位，絕緣恢復(fù)到漏電閉鎖值的 倍時自動復(fù)位。 當系統(tǒng)送電后， PLC 首先檢測接觸器真空管是否粘連，若正常 主控器端子 CZ227 輸出 AC220V,使漏檢繼電器 KM KM8 吸合，對各回路漏電檢測，當絕緣阻值過低，電機不能啟動。但若出現(xiàn)長期帶負載欠電壓運行、長期過載運行及長 期斷相運行等不正常情況時，就會加速電動機絕緣老化過程，縮短電動機的使用壽命，甚至會導致燒毀電動機繞組。不對稱故障對電動機的損害不僅僅是電流增加引起的發(fā)熱，更重要的是不對稱引起負序效應(yīng)給電動機運行帶來的隱患。自動空氣斷路器通常裝有短路、欠電壓及過負荷等保護裝置，當被保護電路發(fā)生故障或不 正常運行狀態(tài)時，可以自動跳閘。 變頻器的基本工作原理 變頻調(diào)速就是通過改變電動機定子供電頻率，以平滑改變電動機轉(zhuǎn)速。當變頻器頻率調(diào)到大于 50Hz 時，電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。 圖 變頻器 FRA740 外部接口示意圖 頻器 FRA740 外部接口示意圖 –DP 作用 用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送?？偩€上最多站點（主－從設(shè)備）數(shù)為 126。 DP 從站組態(tài)的檢查。 DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。這個通道經(jīng)常被稱為標準通道 .其中包含有用的用戶數(shù)據(jù)。 表 常用 PPO 數(shù)據(jù)類型 PPO 1 2 3 4 5 PKW 段 PKE √ √ √ IND √ √ √ PWE √ √ √ PWE √ √ √ PZD 段 PZD1 STW1 ZSW1 √ √ √ √ √ PZD2 HSW HIW √ √ √ √ √ PZD3 √ √ √ PZD4 √ √ √ PZD5 √ √ √ PZD6 √ √ √ PZD7 √ PZD8 √ PZD9 √ PZD10 √ 注： PKW：參數(shù)識別值 IND:變址 ZSW：狀態(tài)字 PZD：過程數(shù)據(jù) PWE：參數(shù)值 HSW：主設(shè)定值 PKE：參數(shù)識別 STW：控制字 HIW：主實際值 PKW 區(qū)說明參數(shù)數(shù)值 (PKW )的數(shù)據(jù)接口處理方式。位 12 到位 15 (AK)包括任務(wù)標識舊和應(yīng)答標識舊。 (3)完成的任務(wù)必須送出一個報文，對于應(yīng)答也一樣。 表 PPO3 的 PZD 結(jié)構(gòu) 主站給 FRA740 的 PZD 任務(wù)報文的第一個字 PZD1 是變頻器的控制字(STW).其每一位的含義如表 所示。其程序結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 CALL DPRD_DAT //調(diào)用 SFC14 讀取 PZD 應(yīng)答報文 LADDR := addres_IW //DP 從站讀數(shù)據(jù)區(qū)的首地址 RET_VAL: = ERROR_ COD_I_N//存儲錯誤代碼的返回變量 RECORD : = BPQ_in //存放應(yīng)答報文的首地址 L W16F L [1] //PZD1 字 AW //判斷變頻器是否就緒 JN NR//沒有準備就緒 CLR = fault //清內(nèi)部故障標 志位 L Control_ word1 T [1]//寫從站固定控制字 SPEE: L SPEED_ IW T BPQ_ [2]//寫主頻率給給定數(shù)值 CALL DPWR_DAT //調(diào)用 SFC15 寫 PZD 任務(wù)報文 LADDR := addres_QW //DP 從站寫數(shù)據(jù)區(qū)的首地址 RECORD:= BPDee_out//存放任務(wù)報文的首地址 RET _VAL:= ERROR _CODE_OUT //存 儲錯誤代碼的返回變量 NOP CALL DPRD_ DAT //調(diào)用 SFC14 讀取 PZD 應(yīng)答報文 LADDR:= addres_ IW RET _VAL:= ERROR_ CODE_IN RECORD:= BPQ_in L [2] T Actual_peed //讀取主頻率實際運行值 JU END NR: L W168 L [1]//PZD1 字 AW //判斷變頻器是否有故障 JZ END SET