【正文】 其程序結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 (3)完成的任務(wù)必須送出一個(gè)報(bào)文，對(duì)于應(yīng)答也一樣。 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(shí)別值 IND:變址 ZSW：狀態(tài)字 PZD：過(guò)程數(shù)據(jù) PWE：參數(shù)值 HSW：主設(shè)定值 PKE：參數(shù)識(shí)別 STW：控制字 HIW：主實(shí)際值 PKW 區(qū)說(shuō)明參數(shù)數(shù)值 (PKW )的數(shù)據(jù)接口處理方式。 DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視?？偩€上最多站點(diǎn)（主－從設(shè)備）數(shù)為 126。當(dāng)變頻器頻率調(diào)到大于 50Hz 時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。自動(dòng)空氣斷路器通常裝有短路、欠電壓及過(guò)負(fù)荷等保護(hù)裝置，當(dāng)被保護(hù)電路發(fā)生故障或不 正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以自動(dòng)跳閘。但若出現(xiàn)長(zhǎng)期帶負(fù)載欠電壓運(yùn)行、長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行及長(zhǎng) 期斷相運(yùn)行等不正常情況時(shí)，就會(huì)加速電動(dòng)機(jī)絕緣老化過(guò)程，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致燒毀電動(dòng)機(jī)繞組。過(guò)載保護(hù)和漏電閉鎖為自動(dòng)復(fù)位，過(guò)載三分鐘后復(fù)位，絕緣恢復(fù)到漏電閉鎖值的 倍時(shí)自動(dòng)復(fù)位。 主要的電氣連鎖有： 1：必須發(fā)開(kāi)機(jī)信號(hào)才能進(jìn)入啟動(dòng)畫(huà)面，油泵電機(jī)才能啟動(dòng) 。截割啟動(dòng)后狀態(tài)信息將變?yōu)椤敖馗钸\(yùn)行” ，右列對(duì)應(yīng)的指示燈由空心變?yōu)閷?shí)心。截割緊急停止按鈕 SB3 設(shè)在整機(jī)左側(cè)，司機(jī)席前部，按下 SB3,截割電機(jī)將不能啟動(dòng)。 在真空斷路器負(fù)荷側(cè)接人電容的作用是增加與 負(fù)載并聯(lián)的電容。按下開(kāi)機(jī)鍵發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，同時(shí)電鈴鳴響，延時(shí) 2 秒電鈴自停，進(jìn)入電機(jī)啟動(dòng)畫(huà)面，該鍵還具有翻頁(yè)功能。如果故障較為嚴(yán)重， PLC 則會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。也可選用選用具有內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器的 PLC，目前的 PLC一般可以提供計(jì)數(shù)頻率達(dá) 10KHz 的內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器。通過(guò) I/O 模塊將外界信號(hào)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(dòng)作。同時(shí)擴(kuò)大了存儲(chǔ)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(jìn)一步增強(qiáng)了 PLC 的功能。 (7)它具有 CANOPEN 和 CAN2. 0 兩個(gè)總線接口可以與國(guó)內(nèi)外很多標(biāo)準(zhǔn)CANBUS 總線產(chǎn)品進(jìn)行連接，或經(jīng)門(mén)路模擬與其它總線或上位機(jī)連接，組建大型系統(tǒng) 。 經(jīng)過(guò)幾代人的不懈努力，截止到目前為止，我國(guó)掘進(jìn)機(jī)的開(kāi)發(fā)研究在輕型及中重型上己其本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但在重型掘進(jìn)機(jī)的研究上，與一些發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品還存在著一定的差距。 4)保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)水平提高，模擬或微計(jì)算機(jī)數(shù)字智能綜合保護(hù)裝置取代了以前的保護(hù)插件。本課題主要是通過(guò)對(duì)掘進(jìn)機(jī)電氣控制系統(tǒng)的研究分析，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)傳統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn) , 提出了一種基于 PLC 的掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案， 并以某公司的 EBZ135 型掘進(jìn)機(jī)的電控系統(tǒng)為例 ,詳細(xì)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(jì)。 國(guó)內(nèi)外同類課題研究 現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 90 年代后期至今，隨著煤礦井下電壓等級(jí)由 660V 升至 1 140V,掘進(jìn)機(jī)電控也升級(jí)到 1 140V。奧地利阿爾卑尼公司 (VOESTALPINE)的 AM50 掘進(jìn)機(jī) (切割電動(dòng)機(jī)功率 100kw，總電動(dòng)機(jī)容量 163kw，電壓等級(jí) 660V)，其電控設(shè)備在我國(guó)煤礦井下使用一年內(nèi)不需大修。另外 一種采用專用的運(yùn)動(dòng)控制器作為主控器，人機(jī)界面采用工業(yè)觸摸屏。 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(shí) /計(jì)數(shù)控制等任務(wù)。它是系統(tǒng)的核心，不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出 . 。 2：定時(shí)控制 PLC 具有定時(shí)控制功能，可為用戶提供幾十個(gè)甚至上千個(gè)定時(shí)器。可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(kāi)方、與或、異或、求反等操作。其隔爆殼體是用鋼板焊制的兩個(gè)通過(guò)接線端子相互連接的獨(dú)立腔體。主電路圖見(jiàn)圖 。 ～ 1 1 4 0 V～6 6 0 V+MG+MGF U 34AF U 24AF U 12AW 1 / 6 6 0KB2 4 VT 1 1T 1 0Q F 41 0 A1 0 0 ? / 5 WT9 T8Q 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(cè) ELK1ELK2 和接觸器 KM KM6 共 同組成對(duì) 220V、 120V 和 24V 回路漏電檢測(cè)并斷電保護(hù)，通過(guò)按復(fù)位按鈕可以重新供電。油泵啟動(dòng)后狀態(tài)信息將變?yōu)椤坝捅眠\(yùn)行” ，液晶屏右列第一個(gè)指示燈（第一為油泵指示，第二為截割，第三為二運(yùn) ， 第四為風(fēng)機(jī)） 由空心變?yōu)閷?shí)心， 同時(shí)液晶屏上依次顯示 “截割停止”、 “二運(yùn)停止” 、 “風(fēng)機(jī)停止” ，此時(shí)三臺(tái)電機(jī)才允許啟動(dòng)。 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后狀態(tài)信息變?yōu)? “風(fēng)機(jī)運(yùn)行” ，右列對(duì)應(yīng)的指示燈由空心變?yōu)閷?shí)心。用低壓漏電檢測(cè)電路檢測(cè)電鈴和照明燈漏電 。如各回路正常可以啟動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)電機(jī)前斷開(kāi)漏檢繼電器，停止漏電檢測(cè)，然后電機(jī)啟動(dòng)。因此，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行缺陷的早期診斷是非常重要的。當(dāng)頻率 f 在 050Hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。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。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息?？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。 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)。 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。以下是部分程序代碼。 PP03的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 如表 所示。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 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。 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)。各 DP 從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。 PROFIBUSDP 做為現(xiàn)場(chǎng)總線 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。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。 電機(jī)三相不平衡及斷相保 電動(dòng)機(jī)的不對(duì)稱保護(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。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) 地的總絕線阻抗下降到危險(xiǎn)值的電氣故障就叫作漏電故障，簡(jiǎn)稱漏電。由電流、電壓互感器實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的三相線電壓和線電流 。二運(yùn)停止后狀態(tài)信息顯示“二運(yùn)停止” 。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)。 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。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。 使用工作條件； a) 海拔高度不超過(guò) 2020 米； b) 周?chē)h(huán)境溫度 5℃ ~+40℃； c) 周?chē)諝庀鄬?duì)濕度不大于 95％（＋ 25℃）； d) 能承受掘進(jìn)機(jī)的振動(dòng)，與水平安裝傾斜度不超過(guò) 15176。此外還具有溫度測(cè)量接口，可以直接連接各種熱電阻和熱電偶。 PLC 既可以用于單機(jī)或多機(jī)控制，又可以用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊、機(jī)架等，這些模塊可以按照一定順序組合配置成一個(gè)完整的 PLC。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(jìn)步， PLC 取得了迅速的發(fā)展。 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)掘進(jìn)機(jī)電氣控制技術(shù)經(jīng)過(guò)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。同時(shí)，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(cè)傳感技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等密切聯(lián)系在一起的。當(dāng)前仍有不少掘進(jìn)機(jī)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(hù)困難、維護(hù)費(fèi)用高、維護(hù)工作繁重等問(wèn)題。 關(guān)鍵詞 ： PLC；電控系統(tǒng) ；掘進(jìn)機(jī) 目錄 1 緒論 ....................................................................................................................... 3 課題的提 出 ................................................................................................. 3 國(guó)內(nèi)外同類課題研究現(xiàn)狀 ......................................................................... 3 研究?jī)?nèi)容 ..................................................................................................... 5 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................................. 5 2 基于 PLC 的掘進(jìn)機(jī)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(jī)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 .................