EBZ160掘進機電氣控制系統優化設計研究

李海東　李忠虎

摘 要：經優化設計后的EBZ160掘進機電控系統，其核心部位由JY6540EPEC控制器和JY6545人機界面及傳感器組成硬件機構，應用CAN總線作為信息通道，來完成各單元之間的銜接；控制器和人機界面，通過德國3S公司開發的軟件平臺CODESYS V2.1和CODESYS V2.3，作為編程工具進行軟件編程。

關鍵詞：掘進機；電氣控制；系統優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.073

0 前言

PCL是煤炭行業中掘進機電控系統的主要構成部分之一，具有操作簡單，編程容易等優點。但是由于PCL具有構成復雜（導線、公共端、連接器等）的缺陷，所以直接影響了整個電控系統的復雜性。尤其是在維修過程中，由于線路出現老化、磨損等情況，導致相關部門必須花費大量的人力、物力、時間進行維修。同時，由于掘進機的工作環境長期處于煤炭井下，工作環境惡劣，陰冷。這就要求掘進機必須與時俱進，緊跟時代發展的步伐，進行不斷改革與提升，具有一定的抗腐蝕性，抗震性與抗潮性，符合惡劣的工作環境與需求。目前，CAN總線控制是有效解決這一難題的方式之一。其中，CAN總線控制是當下時代發展的全新產物，具有線路簡單（僅僅只有兩根線），操作容易等優點。在滿足掘進機所有功能需求的同時，提高了數據與數據之間傳送的穩定性與時效性，最大可能地保證了控制系統的精確程度。本文主要通過分析與研究CAN總線的發展現狀與前景，對傳統的掘進機電控系統進行升級優化，為推進煤炭行業的穩定發展奠定良好的基礎。

1 EBZ160 掘進機對電氣控制系統的要求

（1）啟動油泵，其中主要注意的是，在啟動前必須檢查相關儀器（例如：截割高速電機、截割低速電機、油泵電機、二運電機等）的穩定性與安全性，避免出現漏電的情況。若出現漏電的情況，則通過人機界面進行分析，確認漏電部位再進行修理。而在整個檢測過程中，若所有機器都確認無誤后，方可啟動。

（2）油泵是啟動整個系統的重要環節之一。當按下按鈕啟動油泵時，通過電鈴報警提示整個系統即將啟動。若油泵未啟動，則代表其他電機也無法啟動。當電鈴報警5s后，表明整個系統開始啟動。主要的過程如下：1）油泵繼電器線圈與真空接觸器線圈先后得電；2）接觸器主觸電閉合；3）油泵電機主回路得電后，接通整個電源；4）整個電機運行。而停下電機的過程則比較簡單：1）觸碰停止按鈕；2）真空接觸器線圈失去電力；3）停止電機。

（3）在整個啟動環節中，人機界面是主要的觀察系統之一。模擬量和數字量的轉換是人機界面獲取信息的重要手段。各個通訊模塊，將信息反饋到顯示屏中，相關工作人員進行及時的維修與反饋。在電控系統中，總共設立了2個總急停和1個截割急停。其中，總急停代表整個機器停機，而截割急停則代表截割電機停止。除此之外，還設立了3個電氣聯鎖，分別指的是：油泵的啟動與高低俗電機、二運電機的啟動相關，呈現正比例關系。而截割高低速以及油泵和錨桿之間存在一定的互鎖關系，錨桿電機的啟動是伴隨著油泵電機的停止而開始的。

2 系統的硬件配置

2.1 主回路

主回路是由各個不同的部分共同組成，例如：隔離開關，熔斷器，真空接觸器，中間繼電器，阻容吸收電路，電壓、電流傳感器等，具有一定的復雜性。其中，隔離開關通過閉合管理整個電源的開關。真空接觸器主要管理截割高速、低速電機、油泵大電機、二運電機等相關系統的運轉工作。而阻容吸收電路主要管理主回路相關的反向電勢。電流、電壓傳感器負責采集相關的電流、電壓等信號，并輸入相關的EPEC控制器當中。利用編程完成電機的相關檢測工作（例如：過流、過載、斷相等），進行保護電源的目的。

2.2 控制回路

JY6540EPEC主控器，JY6545人機界面，變壓器，中間繼電器，瓦斯電源模塊，防爆電鈴、照片燈等因素共同構成了控制回路。其中，EPEC控制器為EBZ160電氣控制系統的核心內容。而電機啟動與停止的過程如下：CAN接收了相關的JY6545的信號，在傳遞到EPEC控制器中，經過內部程序的計算進行繼電器的輸出工作，同時控制真空接觸器。JY6545人機界面是整個系統的重要組成部分之一，利用CAN-L和CAN-H進行與主控器的通訊行為，將多樣化的模板進行重組。具有操作簡單，使用壽命長，維修速度快等優點。出席之外，EPEC控制器接收電流互感器、瓦斯傳感器、漏電檢測、電機保溫保護等信號，從而最大化地保護了整個電控系統。

3 系統的軟件設計

目前，德國芬蘭公司的CODESYS V2.1 軟件主要應用于JY6540EPEC控制器中。其中JY6545人機界面的軟件系統采用的是芬蘭公司升級過后的CODESYS V2.3軟件，而人機界面顯示界面則采用的是PcanView（USBCAN）軟件。目前，CODE-SYS軟件編程工具被廣泛應用于該行業中，具有語言分析能力強大，便于功能模塊二次開發等優點。程序的主要步驟如下：1）傳遞相關的通訊信號；2）控制電機的邏輯程序；3）顯示出現的相關故障；4）人機界面顯示系統的整體性能。通過以上這幾個步驟，對CAN總線進行轉換同時連接軟件與硬件。

4 結語

改革開放以來，隨著時代的發展與社會的進步，人類的智能化水平逐步提升。在煤炭行業中，傳統需要人工完成的工作普遍進入全新的智能化水平，使用機器解放人類的雙手。一次你對于機械設備的控制及軟件設計至關重要。

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（07）.

[2]閆福明.EBZ160掘進機液壓系統的改進設計[J].山西焦煤科技，2015（06）.