基于PLC的煤礦掘進機電控系統設計

所屬分類：建筑論文閱讀次時間：2019-08-24 15:41

本文摘要：摘要：為提高掘進機電控系統運行的安全性、可靠性，設計了一種以PLC自動控制為基礎的掘進機電控系統，介紹該系統的整體結構，并詳細設計了其硬件部分與軟件部分，實際應用結果表明，該基于PLC的電控系統，可實現連續穩定運行，能很好的滿足掘進機運行需求，

　　摘要：為提高掘進機電控系統運行的安全性、可靠性，設計了一種以PLC自動控制為基礎的掘進機電控系統，介紹該系統的整體結構，并詳細設計了其硬件部分與軟件部分，實際應用結果表明，該基于PLC的電控系統，可實現連續穩定運行，能很好的滿足掘進機運行需求，值得推廣與應用。

　　關鍵詞：PLC,電控系統,結構,硬件,軟件

煤礦機械

　　0引言

　　掘進機的關鍵構成是電控系統，該系統與液壓系統相互合作，以實現掘進機的各項作業，以及實現對各種系統的控制，如報警系統、照明系統等。通常情況下，該設備所處的工作環境多具有溫度較高、濕度較大、粉塵量較大及較強的電磁干擾等特點，掘進機的傳統電控系統不具備較高的可靠性，也無法達到較低的故障率，因此，筆者基于PLC設計了一個新的電控系統[1]。

　　1系統結構

　　該電控系統的組成主要包含主回路、控制、顯示及保護5個回路，設備上的第二臺輸送機電動機就是二運電動機。

　　1.1主回路

　　該回路的構成主要包含了4部分：(1)電流互感器。主要用于檢測各個回路的電流，將其轉變為電壓信號輸送至PLC;(2)真空接觸器。當其處于閉合狀態時，該設備中的四個電動機才能夠啟動;(3)隔離開關。當其處于閉合狀態時，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行濾除，通過對具有1140V的電壓回路的導通及斷開進行控制，完成電機的啟動與停止[2]。

　　1.2控制回路

　　該回路的構成主要有主控器、中間繼電器及真空接觸器，其核心為PLC，運用相應的通信形式來對操作箱的控制信號加以接收，通過內部程序的運算將中間繼電器的輸出進行控制，以完成各個電機的啟動與停止。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、漏電檢測及電動機溫度保護，再將這些信號進行檢測處理，將控制信號輸出。

　　1.3保護回路該回路的構成主要有漏電保護電路、門閉鎖電路、瓦斯閉鎖電路等等。

　　1.4顯示回路該回路的構成主要為顯示回路及操作箱而板[3]。

　　2主控器設計

　　對于該電控系統而言，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，能夠使電控系統的有關要求得以滿足，如功耗低、體積小、豐富的借口及性能高[4]。其輸入電路的構成主要包含了相關的按鈕和傳感器，輸入信號主要有兩類，即開關量及模擬量兩種信號。

　　瓦斯傳感器、電動機溫度傳感器及開關量輸入電路中的急停按鈕的設計均屬于安全型。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

　　該電控系統的各個設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的得到交流、直流兩類電壓。

　　輸入電壓為24V的交流電壓經過相應的處理轉變為穩定的直流電壓，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進行調節來改變一級和二級的輸出電壓。當電源自身或者外部電路的某個元件產生故障時，保護電路啟動。如因某種原因導致一級輸出電壓大于Z1時，Z1就會被穿透，通過R3、D5，電流促使相應元件的輸入二極管發光，連通輸出三極管，W1的控制端電位接近于零，進而將輸出控制的電壓維持在設定的范圍內。

　　二級的過壓保護原理也同上。例如因某種原因，電流提升至設定數值，電流再經過R1、R5時，在電阻處形成電壓降，促使T1和T2導通，之后再通過R1、R6，先后達到兩個光電隔離元件的輸入端，導通其三極管，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

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

　　每200ms，PLC會將數據發送至固定操作站，而該操作站在將數據接收后，會傳輸至顯示器來顯示設備的運行狀態，同時將遙控指令進行返回[7]。無線收發所運用的模塊為SRWS-1100DB，當固定操作站通電后，首先會將單片機的P1.5降低50ms，促使該數據傳輸模塊待機，此時所用電流僅為2μA。當需要遙控器加以控制時，可以觸動固定操作站的遙控按鈕，單片機就會受到相應設備的作用而降低5ms，SRWF-1100DB再次啟動，而遙控器所傳輸的數據就能被接收。

　　3系統軟件設計

　　FPWIN編程軟件是PLC的編程環境，同時該軟件還具備了監督PLC運行狀態的功能[8]，從而使該電控系統更便捷的實施調試，其關鍵流程圖如圖6所示。

　　4結束語

　　與傳統的掘進機電控系統相比，筆者所介紹的電控系統具備更高的安全度、更低的故障率。以模塊化設計為根本，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。該系統目前在實際生產中已得到廣泛運用，且工作狀態良好。

　　參考文獻：

　　[1]楊成龍，王勇.EBZ160掘進機電氣控制系統優化設計[J].神華科技，2016(04)：33-36.

　　[2]郭繼毅.本安隔離技術在掘進機電控系統中的應用[J].煤礦機械.2016(01)：80-82.

　　[3]劉國鵬.煤礦掘進機電控系統控制器選型研究[J].煤礦機電，2015(02)：24-26.

　　[4]崔成梅.煤礦掘進機電控箱接觸器的常見故障與處理方法[J].煤炭技術，2014(02)：73-75.

　　[5]朱文忠.基于PLC的煤礦掘進機電控系統的可靠性設計與實現[J].煤礦機械，2013(08)：69-71.

　　[6]胡歡歡.煤礦掘進機電控系統的可靠性設計[J].化工管理，2017(14)：30-32.

　　[7]朱雷.掘進機電氣系統研制[J].山東工業技術，2017(10)：15-17.

　　[8]趙亞陽.煤礦掘進機電控系統的可靠性設計[J].技術與市場，2015(09)：58-60.

　　煤礦方向論文投稿期刊：《煤礦機械》(CoalMineMachinery)雜志創刊于1980年03月，由哈爾濱煤礦機械研究所主辦，國家煤礦安全監察局主管的煤礦機械行業綜合性技術刊物，國內統一刊號：CN23-1280/TD，國際標準刊號：ISSN1003-0794，國內郵發代號：14-38，國外郵發代號：4857M，國內總發行：哈爾濱市郵政局報刊發行局，國外總發行：中國國際圖書貿易總公司，廣告經營許可證號：2301060000008，每月5日出版，國內外公開發行。