【正文】 ......................................................... 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。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。 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。 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。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。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。 4：步進控制 PLC 具有步進（順序）控制功能。 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。 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。另一方面，可減小過 電壓的的角頻率 0w ?？刂苹芈吩韴D如圖 。截割停止后狀態(tài)信息顯示“截割停止” 。油泵 停止，運行中的截割、二運、風機將停止。 漏電閉鎖故障是在各電機起動運行之前檢查并顯示。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，更不能做短路保護。 系統(tǒng)過電壓、欠電壓保護 當系統(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。 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，并提供了標準的工業(yè)通訊接口和內(nèi)置協(xié)議 (如 PROFIBUS, CCLINK 等 )，為變頻器的遠程監(jiān)控提供了必要的基礎(chǔ)。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。第一類 DP 主站（ DPM1）是中央 中央可編程控制器 ，如 PLC． PC等。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。 (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 )”。若能正確讀取數(shù)據(jù)，錯誤代碼返回 0000(HEX)。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。 (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。參數(shù)數(shù)據(jù)運行存取傳動系統(tǒng)的所有參數(shù)。 DP 從站帶看門狗 定時器（ Watchdog Timer）。 2總線存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。 可知，定子電壓與磁通和頻率成正比，當 U 不變時， f 和 ? 成反比， f 的升高勢必導致磁通的降低。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。對應(yīng)熱敏電阻阻值為 1KΩ2KΩ。 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。 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。定時時間到， CZ228 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。 油 泵 啟 動截 割 啟 動二 運 啟 動風 機 啟 動油 泵 運 行 確 認截 割 運 行 確 認二 運 運 行 確 認風 機 運 行 確 認油 泵 停 止截 割 停 止二 運 停 止風 機 停 止反 相瓦 斯 斷 電各 電 機 漏 電各 絕 緣 檢 測其 他 故 障 保 護截 割 溫 度 檢 測電 源 電 壓油 泵 電 流截 割 電 流二 運 電 流復(fù) 位H M I人 機 界 面K A 1K A 2K A 3K A 4警 鈴指 示 燈通 信接 口+ 2 4 VLP L CMM輸 入I 0 . 0I 1 1 . 7變 頻 器 圖 PLC 外部接線圖 同時 PLC 接受電流互感器的信號、瓦斯繼電器信號、漏電檢測信號、KM1KM4 反饋信號、電機溫度保護信號，通 過程序?qū)崿F(xiàn)整個電控系統(tǒng)的保護功能。 為防止系統(tǒng)內(nèi)部瞬間過電壓沖擊（主要為斷路器、接觸器開斷產(chǎn)生的操作過電壓）對 重要電氣設(shè)備的損傷，通行的做法是在靠近斷路器或接觸器位置安裝氧化鋅避雷器（ MOA）或阻容吸收器進行沖擊保護。按下急停按鈕所有電機將不能啟動。 8：實時通信和冗余互備功能 實時通信實現(xiàn)了總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)絡(luò)下 PLC系統(tǒng)對信息處理的實時要求，冗余互備功能則體現(xiàn)了一般工業(yè)現(xiàn)場的安全性與穩(wěn)定性的最基本要求。一般計數(shù)器的技術(shù)頻率較低。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。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 。 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。 3)電源波動適應(yīng)能力大大提高。 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。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。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。 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。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。 /監(jiān)視器。 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。 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。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。通過控制回路分別閉合真空接觸器 KM1KM4，油泵、截割、二運、風機電機便可運轉(zhuǎn)。 注意：根據(jù)系統(tǒng)工作電壓切換熔斷器 FU1FU2。 油泵電機正常停止后， 液晶屏再次顯示油泵啟動前的畫面信息。風機停止后狀態(tài)信息顯示“風機停止” 。若無故障產(chǎn)生，則循環(huán)采樣、顯示和存儲電壓、電流信號。 在未開機的情況下， 進入?yún)?shù)修改畫面可以對四臺電機漏電檢測回路進行漏電試驗，以驗證系統(tǒng)的可靠性。 各電機過流保護 電器設(shè)備的過電流保護，通常又被稱為短路保 護，它是指當電網(wǎng)供電線路或供電設(shè)備發(fā)生短路故障時，供電線路的電流突然增大，過電流保護就是利用這一特點構(gòu)成的保護裝置。 由電動機基本理論知道，三相異步電動機的轉(zhuǎn)速表達式為 p sfn )1(60 ?? 式中： n — 異步電動機的轉(zhuǎn)速； f — 異 步電動機定子頻率； s — 電動機轉(zhuǎn)差率； p — 電動機極對數(shù)。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外， PROFIBUSDP 還提供智能化設(shè)備所需的非 周期性通信以進行組態(tài)．診斷和報警處理。通過總線給 DP 從站賦予地址。常用的 PPO 類型如 表 所示。 第三和第四字為參數(shù)數(shù)值 (PWE)。主站給變頻器的 PZD 任務(wù)報文的第二個字 PZD2 字是變頻器的主設(shè)定值 (HSW)，即主頻率設(shè)定值，以十六進制發(fā)送，最小單位是 Hz，變頻器給主站的 PZD 應(yīng)答報文的第一個 PZD 字是變頻器的狀態(tài)字 (ZSW)，其每一位的含義如表 所示。若正確寫人，錯誤代碼返回 0000 (HEX)。傳動裝里給 DP 主站的響應(yīng)報文中，第一個 PZD 字為狀態(tài)字，第二個字為主實際值。 PKW 的后兩個字 (PWE1 和 PWE2)用來讀寫具體的參數(shù)數(shù)值。 IPC 作為監(jiān)控層，采用 MCGS 組態(tài)軟件，用于對系統(tǒng)進行監(jiān)控， PLC 做為控制層， 它作為工控機與變頻器之間的橋梁，一方面，它對變頻器進行控制，另一方面將生產(chǎn)線上信息 (如變頻器的速度、報警等 )傳達給工控機，變頻器作為執(zhí)行層，將 PLC 下達的指令執(zhí)行，實現(xiàn)對電機的控制。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。它具有高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式 I/O 的通信。 瓦斯閉鎖保護 當瓦斯檢測儀檢測的瓦斯含量超標時，主控器通過程序判斷故障，使串入前級電源控制回路的繼電器得電，從而停前級電源。當電機出現(xiàn) 過載時，程序采取反時限過載保護。 漏電故障是指在電力系統(tǒng)中，當帶電導體對大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)該阻抗流人大地的電流增大到一定程度．我們就說該帶電導體發(fā)生了漏電故障，或者說該供電系統(tǒng)發(fā)生了漏電故障。 5：當前級電源先導回路接 43 和 47 時，開箱門和瓦斯閉鎖可停前級電源。二運啟動后狀態(tài)信息變?yōu)椤岸\運行” ，右列對應(yīng)的指示燈由空心變?yōu)閷嵭?。油泵未啟動再次按開機鍵，液晶屏又返回至 開機畫面。 對于電動機來說，從限制多次重燃過電壓的角度 出發(fā)， R 和 C 的數(shù)值選擇方法如下 : C=(1~2} 0C R=1/ 3 (1+ 0C /C) 00/CL 式中 0C 為電機的固有電容， 0L 為從電源到電機 的線路電感。掘進機電控系統(tǒng)以可編程控制器 (以下簡稱 PLC)為核心，對油泵、截割、二運、風機四個電機的過壓、欠壓、短路、超溫、過載、過流、三相不平衡、電機絕緣進行監(jiān)控和保護、并具有低壓漏電、瓦斯