煤礦掘進機電控系統的可靠性設計

胡歡歡(淮北礦業桃園煤礦綜掘區,安徽 淮北 235000)

煤礦掘進機電控系統的可靠性設計

胡歡歡(淮北礦業桃園煤礦綜掘區,安徽 淮北 235000)

為了進一步提高煤礦掘進系統工作能力，有效控制操作故障，在使用煤礦掘進機電控性能的同時，必須根據PLC可編程控制器使用要求，讓放大器和PLC發揮最大功能。在降低控制設備復雜程度的同時，方便維護工作順利開展，減少故障。本文結合PLC控制的煤礦掘進機電控制系統，對PLC電控系統設計、工作原理以及主控系統進行了簡要的探究和闡述。

PLC控制；煤礦掘進機；電控系統；設計

1 PLC電控系統設計以及工作原理

1.1 PLC主要結構

PLC作為新型的電子控制裝置，它是在計算機技術的基礎上，對工業生產進行裝置控制的形式。同時它也是程序化設計的結果，是當今機電生產發展的結果。PLC主要包括：電源、CPU、存儲器以及輸出輸入模塊。

電源作為煤礦掘進機電控系統正常運行的基礎，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，它是整個可編程控制器的核心，每個PLC都必須配備一個CPU。CPU是在系統設計的基礎上，對采集的數據進行處理、存儲的過程，通過分析、計算后可以直接對裝置或者電路進行控制。另外，CPU存儲能力和數據處理進程最PLC公正效率具有重要影響，例如：工作容量、控制規模、工作速度等，都是不可缺少的參數。

1.2 PLC電控系統設計

在硬件設計中，PLC控制根據信號控制主回路、采集中的通斷控制故障狀態或者綜合保護顯示，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（穩壓電源）、PLC（可編程控制系統）、S傳感器、R繼電器、EM擴展模塊、RPB中繼電源板等相關部件。

操作箱主要由萬能開關、顯示屏以及行程開關構成。最后，主回路單元則由真空交流接觸元件構成，進而保障電控機電路分斷和閉合，有效控制變壓器、熔斷器互感器以及換相開關等。

1.3 工作原理

(1)主回路

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

在電動機截割中，通常以VACC2接觸器作為開關，用電壓保護器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，從而正確的判斷出過載和電流。在電動機轉載電路中，通常以VACC3接觸器作為開關，RC3吸收回路電壓，通過Sensors3I和CT3A—CT3C為AI3提供信號，進而實現斷相、短路和過載保護。

(2)保護回路

在PLC控制的煤礦掘進機電控制系統中，保護回路又稱漏電檢測，在油泵回路中，主要由漏電閉鎖、電源板、傳感器等相關元件組成，再將漏電信號傳入模擬量，進行漏電保護。照明漏電保護則由LDJ—24插件組成，回路正常時，常閉接點閉合，繼電器得電吸合，最后再送出照明電源。當整個回路出現漏電現象時，插件接點就會閉合，在顯示屏顯示漏電故障的同時，接點被打開，斷電器自動切開回路電源。

為了保障煤礦掘進機實現上述功能，必須進行簡單可行、安全可靠的軟件系統。在系統設計中，還必須注意各種電機閉鎖和保護輸入關系。在系統因素分析中，最重要的是反轉閉鎖和正轉閉鎖。

2 PLC主控系統以及軟件設計

2.1 PLC主控系統

(1)電控系統組成

PLC作為煤礦掘進機的控制中心，一般選用PLVC4為主控制器，DC24為供電電源，有3路數字輸入，4路模擬輸入，4路輸出通常用于IPWM（開關閥）或者電磁鐵比例，輸出電流最大時可以達到2200mA，也可以直接驅動電磁鐵比例，并且不需要任何放大器，其主控系統框架如下圖四所示。

在PLVC4中，主控制器作為整個煤礦掘進機的控制中心，一般選用兩臺進行控制。一臺為IPWM主站驅動型，用來驅動需要精確速度的電磁閥。

(2)電控系統工作原理

在PLVC煤礦掘進機控制系統中，比例閥驅動通常采用兩個PLVC4可編程控制器，通過Can—Bus就能連接，當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備的安全值范圍，進而保障現場人員、設備以及生產安全。

2.2 軟件設計

在煤礦掘進機軟件設計中是，PLVC控制根據OpenPCS 4.2.3編程程序要求，進行STL語言編程，從而實現比例閥線短路、斷線檢測。通過通信路段，將相關信號發送到操作站。電磁閥檢測結果如下：通道號CHANNEL從1000開始為通信使用，55個字的操作站從通道1000到1054一直作為操作站通信區域，1055到1064為漏電檢測的通信區域，1065到1070之間為遙控通信區域。

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、下降或者上升時間、通信地址、通信速度等，通過數據保存，進而達到煤礦掘進機迅速出廠的要求。

3 結語

PLC作為當下新型的控制器，由于信息傳輸方便、邏輯能力強、安全系數高、體積小等優點，已經取代了傳統的繼電控制器，并且廣泛應用于繼電一體化中。隨著先進的生產關系以及科學技術的快速發展，為了進一步完善PLC制作，必須根據PLC系統設計、工作原理以及主控系統相關特征以及要求，不斷增強PLC在煤礦掘進機電控系統中的設計方案以及應用效益。

[1]李創起.煤礦掘進工作面復雜環境下人的安全行為模式研究[D].河南理工大學,2012.