煤礦井下防爆組合開(kāi)關(guān)的DSP控制系統(tǒng)應(yīng)用

許偉建

【摘要】針對(duì)目前礦用組合開(kāi)關(guān)在井下維修不方面，抗干擾能力差，PLC控制系統(tǒng)處理速度較慢等特點(diǎn)，提出了DSP處理器芯片TMS320F28335作為控制回路的控制核心，實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)能使組合開(kāi)關(guān)正常運(yùn)行可靠，快速準(zhǔn)確實(shí)施數(shù)據(jù)上傳、維護(hù)和在線程序更新，確保煤礦企業(yè)井下的安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】組合開(kāi)關(guān);DSP;控制應(yīng)用

引言

由于煤礦地下潮濕，瓦斯煤塵積聚、負(fù)荷波動(dòng)較大，工況不穩(wěn)定等事故都會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的絕緣度下降，同時(shí)由于工作人員生產(chǎn)過(guò)程中操作或維護(hù)不當(dāng)、模塊或運(yùn)輸設(shè)備擠壓等都會(huì)使輸出電線路的導(dǎo)線斷裂，導(dǎo)致漏電或單相接地故障，這些故障若不及時(shí)排除，將導(dǎo)致絕緣擊穿，發(fā)生三相或兩相短路事故，短路事故產(chǎn)生的電弧能量會(huì)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(fā)生，有效減小事故范圍，設(shè)計(jì)一套高性能，易操作，干擾性強(qiáng)的智能保護(hù)系統(tǒng)是非常有必要的。

組合開(kāi)關(guān)一般都具有，過(guò)壓、欠壓、漏電閉鎖、漏電保護(hù)、斷相保護(hù)、短路保護(hù)等功能，本著精工生產(chǎn)、性能優(yōu)越、運(yùn)行穩(wěn)定、操作直觀、維修方便快捷的原則，我們?cè)谠瓉?lái)開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了模塊優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定性能，具有可操作性 和可維護(hù)性，大大的提高了生產(chǎn)效率。

圖1 DSP控制系統(tǒng)圖

1.DSP控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示。起動(dòng)器控制保護(hù)采用以16位、32MIPS電機(jī)數(shù)字化控制專用處理器為核心的DSP數(shù)據(jù)采集和處理模塊，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化處理、控制、保護(hù)、中文顯示、故障診斷和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接等功能。多個(gè)DSP數(shù)字信號(hào)處理間，采用CAN總線，形成高速控制局域網(wǎng)。

2.特點(diǎn)

1）CAN總線：設(shè)有通訊接口，可接入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，接收遠(yuǎn)方遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)命令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和工作參數(shù)等信息的遠(yuǎn)傳和設(shè)備的程序控制。

2）人機(jī)界面：采用10.4″中文液晶顯示器，實(shí)時(shí)顯示起動(dòng)器各模塊器件工作狀態(tài);先導(dǎo)、通訊狀態(tài);電流、電壓、功率、絕緣電阻;故障類別、故障點(diǎn);當(dāng)前日期、時(shí)間、電網(wǎng)頻率、箱內(nèi)環(huán)境溫度等?？刹樵?cè)?jīng)發(fā)生過(guò)的故障，并具有故障原因長(zhǎng)期記憶查詢功能。

3）驅(qū)動(dòng)單元控制：驅(qū)動(dòng)單元的控制電路通過(guò)安裝于其后的控制接插件與起動(dòng)器的控制系統(tǒng)連接?？刂平硬寮淖澳妇€排安裝在機(jī)芯架的背后。當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元沿機(jī)芯架軌道推進(jìn)到位時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元的主、控制回路對(duì)接將自動(dòng)完成。

4）控制、保護(hù)：起動(dòng)器的控制、保護(hù)系統(tǒng)由電源模塊DY、控制模塊ZHK、試驗(yàn)?zāi)KZHSY、處理模塊ZH、調(diào)理模塊ZHB、鍵盤、液晶顯示器等組成，運(yùn)用了DSP數(shù)字信處理、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線、自適應(yīng)檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)化接口等創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理、控制、保護(hù)、中文顯示、故障診斷和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接等功能。

5）各回路工作模式與工作方式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要可任意組合，任意設(shè)定。如圖2。

3.單回路控制電路工作原理

如圖3所示，當(dāng)回路得電后，DSP系統(tǒng)發(fā)出漏電閉鎖控制指令，經(jīng)過(guò)DA：A2，使KH1、KH2、KH3繼電器得電，輔助觸點(diǎn)閉合，開(kāi)始漏電閉鎖檢測(cè)，當(dāng)回路中有漏電故障時(shí)，DA：C8點(diǎn)會(huì)檢測(cè)到漏電信號(hào)，經(jīng)CAN總線傳輸?shù)紻SP系統(tǒng)，顯示漏電閉鎖故障，此時(shí)DSP發(fā)出吸合指令經(jīng)過(guò)DA：A3，K1繼電器不能吸合，并且報(bào)中間繼電器故障，當(dāng)漏電閉鎖故障排除后，經(jīng)DSP系統(tǒng)判斷確認(rèn)后，發(fā)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(nèi)，若DSP系統(tǒng)能接受到接觸器返回信號(hào)（DA：A4、A5），則正常吸合，進(jìn)入工作狀態(tài)，同時(shí)漏電保護(hù)實(shí)施保護(hù);反之，系統(tǒng)有接觸器和中繼故障報(bào)出，同時(shí)系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指定，接觸器釋放，故障排除后，正常吸合。

4.系統(tǒng)檢測(cè)

DSP控制系統(tǒng)具有過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、漏電閉鎖保護(hù)、漏電保護(hù)、斷相保護(hù)、短路保護(hù)、后備保護(hù)等基本功能，同時(shí)還具有故障診斷、非正常起停機(jī)信息提示、故障錄波、電度計(jì)量、電機(jī)溫度檢測(cè)、在線程序更新、數(shù)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(jié)語(yǔ)

組合開(kāi)關(guān)的DSP控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使之前的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本降低，具可操作性和維修性，增強(qiáng)了保護(hù)的靈活性、可操作性，建立了良好的人機(jī)界面互動(dòng)，提高了判斷故障和維修故障的效率，實(shí)踐證明，該組合開(kāi)關(guān)的DSP控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在煤礦企業(yè)中得到了一致好評(píng)，為用戶提高了工作效率，同時(shí)對(duì)井下安全問(wèn)題得到了有效保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張雄偉，曹鐵勇.DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用（第2版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.

[2]黃靜波，牟龍華.礦用組合開(kāi)關(guān)主控單元的設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2007（1）：74-77.