【正文】 適宜，采煤機(jī)下行時(shí)，牽引電機(jī)基本處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，制動(dòng)單元主 要用于快速停車和短時(shí)間的制動(dòng)。 2） 若運(yùn)行在工作面傾角較大的電牽引采煤機(jī)則應(yīng)選擇回饋制動(dòng)比較是適宜。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要，采煤機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)采用三菱公司的 FRA540L 系列變頻器可以根據(jù)下表的具體參數(shù)進(jìn)行選擇其具體的型號(hào)。根據(jù)表所示的具體參數(shù)我們選用的變頻器的具體型號(hào)為 FR－ A540L90K。由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼 電器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛。 國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）曾于 1982 年 11 月頒發(fā)了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985 年 1 月又發(fā)表了第 2 稿， 1987 年 2 月發(fā)表了第 3 稿。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入 /輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 ” 可編程序控制器的特點(diǎn) 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，他們對(duì)控制的要求也各不相同。 1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 這往 往是用戶選擇控制裝置的首要條件。 2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活 由于 PLC 產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶可根據(jù)自己的需要靈活選用，以滿足系統(tǒng)大小不同遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 23 及功能繁簡(jiǎn)各異的控制系統(tǒng)要求。近年來有發(fā)展了面想對(duì)象的順序控制流程圖語(yǔ)言（ Sequential Function Chart），也稱功能圖，使編程更簡(jiǎn)單方便。又用程序（軟接線）代替硬接線，安裝接線工作量少。 5）維修方便、維修工作量小 PLC 有完善的自我診斷、履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能。工作人員通過它可以查處故障原因。 6）功能完善 除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì) 數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配合特殊功能模塊還可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、 PID 運(yùn)算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊還可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。 可編程序控制器的組成及各組成部分的作用 PLC 的基本組成 PLC 實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語(yǔ)言，故 PLC 與計(jì)算機(jī)的組成十分相似。 趙巖： 采煤機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 來 自 用 戶 設(shè) 備電 源中 央 處 理 器存 儲(chǔ) 器編 程 器外 圍 接 口輸入接口輸出接口至 用 戶 設(shè) 備 圖 31PLC 的基本組成 Fig. 31PLC the basic ponent 系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM 內(nèi)，用戶不能直接更改。 用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和功能存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。 3） 輸入 /輸出接口 它是 PLC 與外界連接的接口。此電源一方面可為 CPU 板、 I/O 板及擴(kuò)展單元提供工作電源（ DC5V）；另一方面可為外部輸入 元件提供DC24V。 6） 通信接口 為了實(shí)現(xiàn) “ 人 機(jī) ” 或 “ 機(jī) 機(jī) ” 之間的對(duì)話， PLC 配有多種通信接口。 7） 智能 I/O 接口 為了滿足更加復(fù)雜的控制功能的需要， PLC 配有多種智能 I/O 接口。 9） 其他部件 PLC 還可配有盒式磁帶機(jī)、 EPROM 寫入器、存儲(chǔ)器卡等其他外圍設(shè)備。機(jī)器上電后對(duì) PLC 系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O 模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 PLC 上電處理完成以后進(jìn)入掃描工作過程。當(dāng) CPU 處于 STOP 方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。 第三部分是出錯(cuò) 處理。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)， CPU 被強(qiáng)制為 STOP 方式，所有的掃描停止。分析上述掃描過程，如果我們對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 特殊模塊和其他通信服務(wù)暫不考慮，這樣掃描 過程就只剩下了 “ 輸入采樣 ” 、 “ 程序執(zhí)行 ” 、 “ 輸出刷新 ” 三部分了。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。 圖 33 PLC 掃描工作過程 Fig. 3 3 PLC scanning process 2）程序執(zhí)行階段 根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則 PLC 按先左后右，先上后下的步序語(yǔ)句逐句掃描。當(dāng)指令中涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 就從輸入映像寄存器中 “ 讀入 ” 上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器 “ 讀入 ” 對(duì)應(yīng)元件映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。對(duì)元件映像寄存器來說，每一個(gè)元件（輸出 “ 軟繼電器 ” 的狀態(tài)）會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化。 PLC 的選型方法及計(jì)算 PLC 控制系統(tǒng)的配置可以用類比法、估算法、計(jì)算法及測(cè)試方法。為了正確的選型，這幾個(gè)方法可能都用到。用自己或別人的經(jīng)驗(yàn)與所要配置的系統(tǒng)作類比。此方法雖不是很準(zhǔn)。 2)估算法 估算法主要用于確定 I/O 點(diǎn)數(shù)，以粗略確定 PLC 的型號(hào)，輸入的點(diǎn)數(shù) N1為： N1=Ei（ Pi1） =22(21)=22 （ 31） 式中： Ei— 系統(tǒng)所使用的某類輸入器件的總數(shù)（比如，用了 5 個(gè)按紐則 Ei為 5）； Pi— 某類輸入器件可能具有的幾種工作狀態(tài)（比如，按紐一般具有按下與松開兩種狀態(tài)；再如多位開關(guān)，可能處于多種狀態(tài)）。 開關(guān)量總數(shù)： N=NI+N0 =22+8=30 （ 33） 此外，模擬量也要估算。估計(jì)出 I/O 點(diǎn)數(shù)及模擬量路數(shù)，選用相應(yīng)的 PLC 機(jī)型。 對(duì)輸入模塊要考慮輸入電壓信號(hào)是直流還是交流，信號(hào)間有什么隔離要求等等。對(duì)輸出的模塊根據(jù)輸出形式（是繼電器輸出、晶體管輸出，還是晶閘管輸出）和公共回路來選定模塊類型，再根據(jù)輸出點(diǎn)數(shù)計(jì)算模塊數(shù)。 基本單元和擴(kuò)展單元在連接擴(kuò)展模塊或特殊模塊時(shí)，要注意將連接的臺(tái)數(shù)控制在 基本單元和擴(kuò)展單元電源容量能承受的范圍內(nèi)。 24VDC 電源的容量的計(jì)算方法如下： “ 供給的 24VDC 電源總?cè)萘?各擴(kuò)展模塊的 24VDC 總耗電量 ≥ 0” 5VDC 電源容量的計(jì)算方法如下： “ 供給的 5VDC 電源總?cè)萘?各擴(kuò)展模塊 5VDC 總耗電量 ≥ 0” 響應(yīng)時(shí)間計(jì)算 一般信號(hào)響應(yīng)時(shí)間與 PLC 的循環(huán)時(shí)間有關(guān)，而循環(huán)時(shí)間與 PLC 的程序量有關(guān)。大體的關(guān)系是內(nèi)存容量與要使用的點(diǎn)數(shù)有關(guān)，這既可用以確定選用多大容量的內(nèi)存，也可大體確定 循環(huán)時(shí)間，從而進(jìn)一步計(jì)算響應(yīng)時(shí)間。 投入費(fèi)用計(jì)算 在模塊種類及數(shù)量確定后，一般還要按報(bào)價(jià)進(jìn)行投入費(fèi)用的計(jì)算。 4)測(cè)試法 系統(tǒng)配置時(shí)，一些重要的數(shù)據(jù)不僅要計(jì)算，有時(shí)還要進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試。 可編程序控制器的選擇 由于變頻我們選用了日本三菱 MITSUBISI 公司的 FR－ A540L 系列變頻器，所以在PLC 的的選擇方面我們也選用了日本三菱 MITSUBISI 公司的可編 程控制器。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 29 表 31 三菱 FX 系列 PLC 基本性能一覽表 Tab. 3 1 Mitsubishi FX PLC basic properties list 系列 項(xiàng)目 FX0 FX0 FX2 最大 I/O 點(diǎn) 基本 /應(yīng)用指令 執(zhí)行速度（ us/步） 程序容量（步） 數(shù)據(jù)寄存器 文件寄存器 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 中斷源 30 20/35 800 32 — 56/16 4 256 20/85 2K 512 2K 256/256 8 256 20/85 2K 512 2K 256/256 8 高速計(jì)數(shù)器 1ch 1kHz 4ch 5kHz 6ch 20kHz FX1HC 50kHz 位置控制 F230GM 1ch —— F230GM FX1GM A/D 轉(zhuǎn)換器 F26AE 4ch —— FX4AD D/A 轉(zhuǎn)換器 F26AE 2ch —— FX4DA 溫度輸入 —— —— FX2AD－ PT 2ch PID 控制 —— —— —— 顯示設(shè)備 LED LED LED 編程設(shè)備 手持編程器，大型圖形編程器，個(gè)人計(jì)算機(jī)編程軟件 MELSEC MEDOC 趙巖： 采煤機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 網(wǎng) 絡(luò) 通信速度 最大站數(shù) 站間距離 32 50m/100m 32 50m/100m FX2 系列 PC 的基本構(gòu)成 FX2 系列 PLC 由 3 基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元（模塊）構(gòu)成。擴(kuò)展單元（ Extension Unit）是用于增加 I/O 點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)設(shè)有電源。因擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊無 CPU，必須與基本單元一起使用。 FX2 的基本單元的型號(hào)規(guī)格如表 32 所示。易用擴(kuò)展模塊，以 8 為單元增加輸入輸出點(diǎn)數(shù) ，也可以只增加輸入點(diǎn)數(shù)，或只增加輸出點(diǎn)數(shù)，因而可以改變輸入輸出點(diǎn)數(shù)的比例。 表 33 一般技術(shù)指標(biāo) 3 General technical indicators 環(huán)境溫度 0～ 55℃ 環(huán)境濕度 35％～ 85％ RH（不結(jié)露） 抗震 JIS C0911 標(biāo)準(zhǔn) 10～ 55Hz (最大 2g) 3 軸方向各 2h 抗沖擊 JIS C0912 標(biāo)準(zhǔn) 10g 3 軸方向各 3 次 抗噪聲干擾 用噪聲仿真產(chǎn)生電壓為 1000Vp－ p，噪聲脈沖寬度為 1us,頻率為 30～ 100Hz 的噪聲，在此噪聲干擾下 PLC 工作正常 耐壓 1500V AC 1min 各端子與接地端之間 絕緣電壓 5MΩ 以上 ， 500V DC 接地 第 3 種接地，不能接地時(shí)，亦可浮空 使用環(huán)境 禁止腐蝕性氣體，嚴(yán)禁塵埃 表 34 輸入技術(shù)指標(biāo) Tab .3 4 Importation Specifications 輸入電壓 24V DC 輸入電流 7mA 隔離 光電耦合 響應(yīng)時(shí)間 10ms 表 35 輸出技術(shù)指標(biāo) Tab .3 5 Output Specifications 項(xiàng)目 繼電器輸出 SSR 晶體管輸出 外部電源 250V AC， 30V DC以下 85～ 242V AC 5~30V DC 最 大 負(fù) 載 電阻負(fù)載 2A/1 點(diǎn) ， ， 點(diǎn) 感性負(fù)載 80VKXB10580/1140C 電控系統(tǒng)中的 PLC 控制系統(tǒng)主要由 FX2N－ 4AD 擴(kuò)展模塊 2 件、 FX2N－4DA 擴(kuò)展模塊 1 件、 FX2N－ 4AD－ PT 擴(kuò)展模塊 1 件、 FX2N－ 48MR 可 編程序控制器組成。通過輸入端子變換可選擇電壓或電流輸入，其輸入范圍為： 10～ +10V（最大為 10? V）， 4～ 20mA（最大為 ? 32mA），數(shù)字輸出的有效值 2048～ +2047，可以分辨 5mV（電壓輸入）和 20μ s（電流輸入），轉(zhuǎn)換速度每通道 15ms。 FX2N－ 4DA 為 4 通道 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換模塊。數(shù)字輸入有效值 2048～ +2047，輸入范圍 10～ +10V（電壓有效）， 4～ 20mA（電流輸出），分辨率同 FX2N－ 4AD 擴(kuò)展模塊相同。它可以直接與三線的鉑電阻（ PT100）連接。其輸入 范圍 50～ +300℃（（最大為 － 100～ +600℃ ），線性度為 %1? FS，分辨率為 ℃ 。 截煤電機(jī)熱保護(hù)設(shè)計(jì) 在 KXB10580/1140C 型采煤機(jī)中采煤機(jī)的左右兩側(cè)的最外側(cè)有左截煤電機(jī)和右截煤電機(jī)，用來分別控制采煤機(jī)滾筒的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)任意一臺(tái)電機(jī)繞組溫度達(dá)到 135℃ 時(shí)電機(jī)降低額定容量 30％ 運(yùn)行。 鉑熱電阻的物理化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件和作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。則根據(jù) V1/(R1+RT)=5*103,得 R1=。因此為改善鉑電阻的線形，需 RP2 調(diào)線形， RP3 調(diào)零， RP4 調(diào)測(cè)溫度范圍， A1~A4 采用低漂移運(yùn)放 OP07， AM430A 等。 Ω Ω Ω10k Ω200 Ω910 Ω22 Ω22 Ω Ω10k Ω10k Ω22k ΩR P210k ΩR P110k Ω1 0 k Ω47 Ω5 ΩR P4VD1RT100 ΩV OUT 圖 35(a) 溫度測(cè)控電路 Fig. 3 5 (a) Temperature control circuit 圖 35(b) 基本放大電路 Fig. 3 5 (b) Basic amplifier circuit 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 37 牽引電機(jī)過載保護(hù)設(shè)計(jì) 與截煤電機(jī)一樣，采煤機(jī)的左右兩側(cè)向內(nèi)分別有左