胡歡歡(淮北礦業(yè)桃園煤礦綜掘區(qū),安徽 淮北 235000)

煤礦掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

胡歡歡(淮北礦業(yè)桃園煤礦綜掘區(qū),安徽 淮北 235000)

為了進(jìn)一步提高煤礦掘進(jìn)系統(tǒng)工作能力，有效控制操作故障，在使用煤礦掘進(jìn)機(jī)電控性能的同時(shí)，必須根據(jù)PLC可編程控制器使用要求，讓放大器和PLC發(fā)揮最大功能。在降低控制設(shè)備復(fù)雜程度的同時(shí)，方便維護(hù)工作順利開展，減少故障。本文結(jié)合PLC控制的煤礦掘進(jìn)機(jī)電控制系統(tǒng)，對PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工作原理以及主控系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的探究和闡述。

PLC控制；煤礦掘進(jìn)機(jī)；電控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及工作原理

1.1 PLC主要結(jié)構(gòu)

PLC作為新型的電子控制裝置，它是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行裝置控制的形式。同時(shí)它也是程序化設(shè)計(jì)的結(jié)果，是當(dāng)今機(jī)電生產(chǎn)發(fā)展的結(jié)果。PLC主要包括：電源、CPU、存儲(chǔ)器以及輸出輸入模塊。

電源作為煤礦掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，可以直接將交流電與可編程控制器相連。CPU，又稱中央處理單元，它是整個(gè)可編程控制器的核心，每個(gè)PLC都必須配備一個(gè)CPU。CPU是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)的過程，通過分析、計(jì)算后可以直接對裝置或者電路進(jìn)行控制。另外，CPU存儲(chǔ)能力和數(shù)據(jù)處理進(jìn)程最PLC公正效率具有重要影響，例如：工作容量、控制規(guī)模、工作速度等，都是不可缺少的參數(shù)。

1.2 PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)中，PLC控制根據(jù)信號(hào)控制主回路、采集中的通斷控制故障狀態(tài)或者綜合保護(hù)顯示，主要包括：主腔門蓋、回路單元、操作箱以及接線箱等。

主腔門蓋主要包括：SPU（穩(wěn)壓電源）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）、S傳感器、R繼電器、EM擴(kuò)展模塊、RPB中繼電源板等相關(guān)部件。

操作箱主要由萬能開關(guān)、顯示屏以及行程開關(guān)構(gòu)成。最后，主回路單元?jiǎng)t由真空交流接觸元件構(gòu)成，進(jìn)而保障電控機(jī)電路分?jǐn)嗪烷]合，有效控制變壓器、熔斷器互感器以及換相開關(guān)等。

1.3 工作原理

(1)主回路

交流電壓主回路通過換相開關(guān)隔離，將其分成兩路，一路主管FU1熔斷器到變換器控制的T1、T2，另外一路則是轉(zhuǎn)載電動(dòng)機(jī)、截割。油泵提供的電源狀況。油泵電動(dòng)機(jī)通常以真空接觸器作為開關(guān)，由RC1電壓保護(hù)吸收主回路電壓，通過Sen?sors1I和CT1A—CT1C為模擬量提供對應(yīng)的電流信號(hào)；在正確判斷電流工作狀況的同時(shí)，對其進(jìn)行斷相、短路、過載保護(hù)。

在電動(dòng)機(jī)截割中，通常以VACC2接觸器作為開關(guān)，用電壓保護(hù)器RC2作為具體的電壓操作程序；通過Sensors2I和CT2A—CT2C為AI2模塊提供信號(hào)，從而正確的判斷出過載和電流。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)載電路中，通常以VACC3接觸器作為開關(guān)，RC3吸收回路電壓，通過Sensors3I和CT3A—CT3C為AI3提供信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)斷相、短路和過載保護(hù)。

(2)保護(hù)回路

在PLC控制的煤礦掘進(jìn)機(jī)電控制系統(tǒng)中，保護(hù)回路又稱漏電檢測，在油泵回路中，主要由漏電閉鎖、電源板、傳感器等相關(guān)元件組成，再將漏電信號(hào)傳入模擬量，進(jìn)行漏電保護(hù)。照明漏電保護(hù)則由LDJ—24插件組成，回路正常時(shí)，常閉接點(diǎn)閉合，繼電器得電吸合，最后再送出照明電源。當(dāng)整個(gè)回路出現(xiàn)漏電現(xiàn)象時(shí)，插件接點(diǎn)就會(huì)閉合，在顯示屏顯示漏電故障的同時(shí)，接點(diǎn)被打開，斷電器自動(dòng)切開回路電源。

為了保障煤礦掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)上述功能，必須進(jìn)行簡單可行、安全可靠的軟件系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還必須注意各種電機(jī)閉鎖和保護(hù)輸入關(guān)系。在系統(tǒng)因素分析中，最重要的是反轉(zhuǎn)閉鎖和正轉(zhuǎn)閉鎖。

2 PLC主控系統(tǒng)以及軟件設(shè)計(jì)

2.1 PLC主控系統(tǒng)

(1)電控系統(tǒng)組成

PLC作為煤礦掘進(jìn)機(jī)的控制中心，一般選用PLVC4為主控制器，DC24為供電電源，有3路數(shù)字輸入，4路模擬輸入，4路輸出通常用于IPWM（開關(guān)閥）或者電磁鐵比例，輸出電流最大時(shí)可以達(dá)到2200mA，也可以直接驅(qū)動(dòng)電磁鐵比例，并且不需要任何放大器，其主控系統(tǒng)框架如下圖四所示。

在PLVC4中，主控制器作為整個(gè)煤礦掘進(jìn)機(jī)的控制中心，一般選用兩臺(tái)進(jìn)行控制。一臺(tái)為IPWM主站驅(qū)動(dòng)型，用來驅(qū)動(dòng)需要精確速度的電磁閥。

(2)電控系統(tǒng)工作原理

在PLVC煤礦掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)中，比例閥驅(qū)動(dòng)通常采用兩個(gè)PLVC4可編程控制器，通過Can—Bus就能連接，當(dāng)IPWM輸出后，再作為主站工作。在這過程中，由于PLVC4安裝有隔爆電控箱，本質(zhì)型安全箱被安裝在操作站外部，所以通過安全柵就能竄入本安設(shè)備的安全值范圍，進(jìn)而保障現(xiàn)場人員、設(shè)備以及生產(chǎn)安全。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

在煤礦掘進(jìn)機(jī)軟件設(shè)計(jì)中是，PLVC控制根據(jù)OpenPCS 4.2.3編程程序要求，進(jìn)行STL語言編程，從而實(shí)現(xiàn)比例閥線短路、斷線檢測。通過通信路段，將相關(guān)信號(hào)發(fā)送到操作站。電磁閥檢測結(jié)果如下：通道號(hào)CHANNEL從1000開始為通信使用，55個(gè)字的操作站從通道1000到1054一直作為操作站通信區(qū)域，1055到1064為漏電檢測的通信區(qū)域，1065到1070之間為遙控通信區(qū)域。

在這過程中，PLVC通過terminal終端配置軟件，可以得到PWM、IPWM通道的最大輸出電流、下降或者上升時(shí)間、通信地址、通信速度等，通過數(shù)據(jù)保存，進(jìn)而達(dá)到煤礦掘進(jìn)機(jī)迅速出廠的要求。

3 結(jié)語

PLC作為當(dāng)下新型的控制器，由于信息傳輸方便、邏輯能力強(qiáng)、安全系數(shù)高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的繼電控制器，并且廣泛應(yīng)用于繼電一體化中。隨著先進(jìn)的生產(chǎn)關(guān)系以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為了進(jìn)一步完善PLC制作，必須根據(jù)PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工作原理以及主控系統(tǒng)相關(guān)特征以及要求，不斷增強(qiáng)PLC在煤礦掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)方案以及應(yīng)用效益。

[1]李創(chuàng)起.煤礦掘進(jìn)工作面復(fù)雜環(huán)境下人的安全行為模式研究[D].河南理工大學(xué),2012.