煤礦井下防爆組合開關的DSP控制系統應用

許偉建

【摘要】針對目前礦用組合開關在井下維修不方面，抗干擾能力差，PLC控制系統處理速度較慢等特點，提出了DSP處理器芯片TMS320F28335作為控制回路的控制核心，實際測試結果表明，該控制系統能使組合開關正常運行可靠，快速準確實施數據上傳、維護和在線程序更新，確保煤礦企業井下的安全生產。

【關鍵詞】組合開關;DSP;控制應用

引言

由于煤礦地下潮濕，瓦斯煤塵積聚、負荷波動較大，工況不穩定等事故都會對電氣設備的絕緣度下降，同時由于工作人員生產過程中操作或維護不當、模塊或運輸設備擠壓等都會使輸出電線路的導線斷裂，導致漏電或單相接地故障，這些故障若不及時排除，將導致絕緣擊穿，發生三相或兩相短路事故，短路事故產生的電弧能量會引起瓦斯、煤塵爆炸。將直接危害到人身安全，為了避免故障的發生，有效減小事故范圍，設計一套高性能，易操作，干擾性強的智能保護系統是非常有必要的。

組合開關一般都具有，過壓、欠壓、漏電閉鎖、漏電保護、斷相保護、短路保護等功能，本著精工生產、性能優越、運行穩定、操作直觀、維修方便快捷的原則，我們在原來開關的基礎上進行了模塊優化設計，提高了開關的穩定性能，具有可操作性 和可維護性，大大的提高了生產效率。

圖1 DSP控制系統圖

1.DSP控制系統設計

如圖1所示。起動器控制保護采用以16位、32MIPS電機數字化控制專用處理器為核心的DSP數據采集和處理模塊，實現全數字化處理、控制、保護、中文顯示、故障診斷和網絡聯接等功能。多個DSP數字信號處理間，采用CAN總線，形成高速控制局域網。

2.特點

1）CAN總線：設有通訊接口，可接入自動化監測控制系統，接收遠方遙信、遙測、遙控、遙調命令，實現設備運行狀態和工作參數等信息的遠傳和設備的程序控制。

2）人機界面：采用10.4″中文液晶顯示器，實時顯示起動器各模塊器件工作狀態;先導、通訊狀態;電流、電壓、功率、絕緣電阻;故障類別、故障點;當前日期、時間、電網頻率、箱內環境溫度等。可查詢曾經發生過的故障，并具有故障原因長期記憶查詢功能。

3）驅動單元控制：驅動單元的控制電路通過安裝于其后的控制接插件與起動器的控制系統連接。控制接插件的座及母線排安裝在機芯架的背后。當驅動單元沿機芯架軌道推進到位時，驅動單元的主、控制回路對接將自動完成。

4）控制、保護：起動器的控制、保護系統由電源模塊DY、控制模塊ZHK、試驗模塊ZHSY、處理模塊ZH、調理模塊ZHB、鍵盤、液晶顯示器等組成，運用了DSP數字信處理、CAN現場總線、自適應檢測和網絡化接口等創新技術，實現數字化處理、控制、保護、中文顯示、故障診斷和網絡聯接等功能。

5）各回路工作模式與工作方式根據現場需要可任意組合，任意設定。如圖2。

3.單回路控制電路工作原理

如圖3所示，當回路得電后，DSP系統發出漏電閉鎖控制指令，經過DA：A2，使KH1、KH2、KH3繼電器得電，輔助觸點閉合，開始漏電閉鎖檢測，當回路中有漏電故障時，DA：C8點會檢測到漏電信號，經CAN總線傳輸到DSP系統，顯示漏電閉鎖故障，此時DSP發出吸合指令經過DA：A3，K1繼電器不能吸合，并且報中間繼電器故障，當漏電閉鎖故障排除后，經DSP系統判斷確認后，發下吸合指令，K1繼電器吸合，使得接觸器線圈得電，接觸器吸合，5S內，若DSP系統能接受到接觸器返回信號（DA：A4、A5），則正常吸合，進入工作狀態，同時漏電保護實施保護;反之，系統有接觸器和中繼故障報出，同時系統發出停機指定，接觸器釋放，故障排除后，正常吸合。

4.系統檢測

DSP控制系統具有過壓保護、欠壓保護、漏電閉鎖保護、漏電保護、斷相保護、短路保護、后備保護等基本功能，同時還具有故障診斷、非正常起停機信息提示、故障錄波、電度計量、電機溫度檢測、在線程序更新、數字礦山配套等功能，方便于用戶記錄查找，原因分析和故障排除等提供幫助。

5.結語

組合開關的DSP控制系統設計，使之前的結構簡單，成本降低，具可操作性和維修性，增強了保護的靈活性、可操作性，建立了良好的人機界面互動，提高了判斷故障和維修故障的效率，實踐證明，該組合開關的DSP控制系統設計，在煤礦企業中得到了一致好評，為用戶提高了工作效率，同時對井下安全問題得到了有效保護。

參考文獻

[1]張雄偉，曹鐵勇.DSP芯片的原理與開發應用（第2版）[M].北京：電子工業出版社，2000.

[2]黃靜波，牟龍華.礦用組合開關主控單元的設計[J].工礦自動化，2007（1）：74-77.