基于PLC的煤礦掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計

　　摘要：為提高掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)運行的安全性、可靠性，設(shè)計了一種以PLC自動控制為基礎(chǔ)的掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)，介紹該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)設(shè)計了其硬件部分與軟件部分，實際應(yīng)用結(jié)果表明，該基于PLC的電控系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，能很好的滿足掘進(jìn)機(jī)運行需求，值得推廣與應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：PLC,電控系統(tǒng),結(jié)構(gòu),硬件,軟件

　　0引言

　　掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵構(gòu)成是電控系統(tǒng)，該系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)相互合作，以實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的各項作業(yè)，以及實現(xiàn)對各種系統(tǒng)的控制，如報警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等。通常情況下，該設(shè)備所處的工作環(huán)境多具有溫度較高、濕度較大、粉塵量較大及較強的電磁干擾等特點，掘進(jìn)機(jī)的傳統(tǒng)電控系統(tǒng)不具備較高的可靠性，也無法達(dá)到較低的故障率，因此，筆者基于PLC設(shè)計了一個新的電控系統(tǒng)[1]。

　　1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　該電控系統(tǒng)的組成主要包含主回路、控制、顯示及保護(hù)5個回路，設(shè)備上的第二臺輸送機(jī)電動機(jī)就是二運電動機(jī)。

　　1.1主回路

　　該回路的構(gòu)成主要包含了4部分：(1)電流互感器。主要用于檢測各個回路的電流，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞斔椭罰LC;(2)真空接觸器。當(dāng)其處于閉合狀態(tài)時，該設(shè)備中的四個電動機(jī)才能夠啟動;(3)隔離開關(guān)。當(dāng)其處于閉合狀態(tài)時，真空接觸器通電;(4)阻容吸收電路。主要就是將主回路中的過電壓進(jìn)行濾除，通過對具有1140V的電壓回路的導(dǎo)通及斷開進(jìn)行控制，完成電機(jī)的啟動與停止[2]。

　　1.2控制回路

　　該回路的構(gòu)成主要有主控器、中間繼電器及真空接觸器，其核心為PLC，運用相應(yīng)的通信形式來對操作箱的控制信號加以接收，通過內(nèi)部程序的運算將中間繼電器的輸出進(jìn)行控制，以完成各個電機(jī)的啟動與停止。同時，PLC所接收的信號主要源于電流互感器、真空接觸器、瓦斯傳感器、漏電檢測及電動機(jī)溫度保護(hù)，再將這些信號進(jìn)行檢測處理，將控制信號輸出。

　　1.3保護(hù)回路該回路的構(gòu)成主要有漏電保護(hù)電路、門閉鎖電路、瓦斯閉鎖電路等等。

　　1.4顯示回路該回路的構(gòu)成主要為顯示回路及操作箱而板[3]。

　　2主控器設(shè)計

　　對于該電控系統(tǒng)而言，主控器是控制的核心，其主要由電源、PLC控制、通信和顯示這3部分電路組成。

　　2.1PLC控制電路

　　PLC型號為FPU-C32，其處理迅速，程序的容量為32KB，能夠使電控系統(tǒng)的有關(guān)要求得以滿足，如功耗低、體積小、豐富的借口及性能高[4]。其輸入電路的構(gòu)成主要包含了相關(guān)的按鈕和傳感器，輸入信號主要有兩類，即開關(guān)量及模擬量兩種信號。

　　瓦斯傳感器、電動機(jī)溫度傳感器及開關(guān)量輸入電路中的急停按鈕的設(shè)計均屬于安全型。PLC所接收的反饋信號主要有電源連鎖信號及電機(jī)工作狀況兩類。模擬量輸入信號主要有3類，分別為1140V的高壓電路檢測信號、24V和220V的低壓電路檢測信號。

　　2.2電源電路

　　該電控系統(tǒng)的各個設(shè)備需要不同的電源電壓，其中主回路的三相、真空接觸器、警鈴、照明燈、電路板所需的交流電壓分別為1140V、220V、110V、24V和36V，而PLC、瓦斯傳感器與急停按鈕、實時運行狀態(tài)顯示器所需的直流電壓分別為24V、12V和5V。通過變壓器、整流電路分別相對應(yīng)的得到交流、直流兩類電壓。

　　輸入電壓為24V的交流電壓經(jīng)過相應(yīng)的處理轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的直流電壓，其電壓由W電壓維持15V，再由第二級的W電壓維持12V。電源的輸出電壓一般為12V的直流電壓，通過對V1和V2進(jìn)行調(diào)節(jié)來改變一級和二級的輸出電壓。當(dāng)電源自身或者外部電路的某個元件產(chǎn)生故障時，保護(hù)電路啟動。如因某種原因?qū)е乱患壿敵鲭妷捍笥赯1時，Z1就會被穿透，通過R3、D5，電流促使相應(yīng)元件的輸入二極管發(fā)光，連通輸出三極管，W1的控制端電位接近于零，進(jìn)而將輸出控制的電壓維持在設(shè)定的范圍內(nèi)。

　　二級的過壓保護(hù)原理也同上。例如因某種原因，電流提升至設(shè)定數(shù)值，電流再經(jīng)過R1、R5時，在電阻處形成電壓降，促使T1和T2導(dǎo)通，之后再通過R1、R6，先后達(dá)到兩個光電隔離元件的輸入端，導(dǎo)通其三極管，從而對W1和W2的輸出電壓加以限制，促使電流降低[6]。

　　2.3通信和顯示電路

　　該電路的構(gòu)成主要包含固定操作站及遠(yuǎn)程遙控站，RS485端口運用相關(guān)的通路完成其與固定操作站的通信，利用無線通信形式，固定操作站及遠(yuǎn)程遙控站實現(xiàn)信號傳輸，其中遠(yuǎn)程遙控站所運用的形式為主從通信。

　　每200ms，PLC會將數(shù)據(jù)發(fā)送至固定操作站，而該操作站在將數(shù)據(jù)接收后，會傳輸至顯示器來顯示設(shè)備的運行狀態(tài)，同時將遙控指令進(jìn)行返回[7]。無線收發(fā)所運用的模塊為SRWS-1100DB，當(dāng)固定操作站通電后，首先會將單片機(jī)的P1.5降低50ms，促使該數(shù)據(jù)傳輸模塊待機(jī)，此時所用電流僅為2μA。當(dāng)需要遙控器加以控制時，可以觸動固定操作站的遙控按鈕，單片機(jī)就會受到相應(yīng)設(shè)備的作用而降低5ms，SRWF-1100DB再次啟動，而遙控器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就能被接收。

　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　FPWIN編程軟件是PLC的編程環(huán)境，同時該軟件還具備了監(jiān)督PLC運行狀態(tài)的功能[8]，從而使該電控系統(tǒng)更便捷的實施調(diào)試，其關(guān)鍵流程圖如圖6所示。

　　4結(jié)束語

　　與傳統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)相比，筆者所介紹的電控系統(tǒng)具備更高的安全度、更低的故障率。以模塊化設(shè)計為根本，促使硬件升級，實施故障自診斷，方便檢修，使礦井下的工作需求得以滿足。該系統(tǒng)目前在實際生產(chǎn)中已得到廣泛運用，且工作狀態(tài)良好。

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　　煤礦方向論文投稿期刊：《煤礦機(jī)械》(CoalMineMachinery)雜志創(chuàng)刊于1980年03月，由哈爾濱煤礦機(jī)械研究所主辦，國家煤礦安全監(jiān)察局主管的煤礦機(jī)械行業(yè)綜合性技術(shù)刊物，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN23-1280/TD，國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN1003-0794，國內(nèi)郵發(fā)代號：14-38，國外郵發(fā)代號：4857M，國內(nèi)總發(fā)行：哈爾濱市郵政局報刊發(fā)行局，國外總發(fā)行：中國國際圖書貿(mào)易總公司，廣告經(jīng)營許可證號：2301060000008，每月5日出版，國內(nèi)外公開發(fā)行。

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