EBZ160掘進(jìn)機(jī)電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

李海東　李忠虎

摘 要：經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的EBZ160掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)，其核心部位由JY6540EPEC控制器和JY6545人機(jī)界面及傳感器組成硬件機(jī)構(gòu)，應(yīng)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(jī)界面，通過德國3S公司開發(fā)的軟件平臺(tái)CODESYS V2.1和CODESYS V2.3，作為編程工具進(jìn)行軟件編程。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；電氣控制；系統(tǒng)優(yōu)化

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

0 前言

PCL是煤炭行業(yè)中掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分之一，具有操作簡單，編程容易等優(yōu)點(diǎn)。但是由于PCL具有構(gòu)成復(fù)雜（導(dǎo)線、公共端、連接器等）的缺陷，所以直接影響了整個(gè)電控系統(tǒng)的復(fù)雜性。尤其是在維修過程中，由于線路出現(xiàn)老化、磨損等情況，導(dǎo)致相關(guān)部門必須花費(fèi)大量的人力、物力、時(shí)間進(jìn)行維修。同時(shí)，由于掘進(jìn)機(jī)的工作環(huán)境長期處于煤炭井下，工作環(huán)境惡劣，陰冷。這就要求掘進(jìn)機(jī)必須與時(shí)俱進(jìn)，緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，進(jìn)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(huán)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(dāng)下時(shí)代發(fā)展的全新產(chǎn)物，具有線路簡單（僅僅只有兩根線），操作容易等優(yōu)點(diǎn)。在滿足掘進(jìn)機(jī)所有功能需求的同時(shí)，提高了數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間傳送的穩(wěn)定性與時(shí)效性，最大可能地保證了控制系統(tǒng)的精確程度。本文主要通過分析與研究CAN總線的發(fā)展現(xiàn)狀與前景，對(duì)傳統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，為推進(jìn)煤炭行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 EBZ160 掘進(jìn)機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求

（1）啟動(dòng)油泵，其中主要注意的是，在啟動(dòng)前必須檢查相關(guān)儀器（例如：截割高速電機(jī)、截割低速電機(jī)、油泵電機(jī)、二運(yùn)電機(jī)等）的穩(wěn)定性與安全性，避免出現(xiàn)漏電的情況。若出現(xiàn)漏電的情況，則通過人機(jī)界面進(jìn)行分析，確認(rèn)漏電部位再進(jìn)行修理。而在整個(gè)檢測(cè)過程中，若所有機(jī)器都確認(rèn)無誤后，方可啟動(dòng)。

（2）油泵是啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一。當(dāng)按下按鈕啟動(dòng)油泵時(shí)，通過電鈴報(bào)警提示整個(gè)系統(tǒng)即將啟動(dòng)。若油泵未啟動(dòng)，則代表其他電機(jī)也無法啟動(dòng)。當(dāng)電鈴報(bào)警5s后，表明整個(gè)系統(tǒng)開始啟動(dòng)。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(jī)主回路得電后，接通整個(gè)電源；4）整個(gè)電機(jī)運(yùn)行。而停下電機(jī)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(jī)。

（3）在整個(gè)啟動(dòng)環(huán)節(jié)中，人機(jī)界面是主要的觀察系統(tǒng)之一。模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換是人機(jī)界面獲取信息的重要手段。各個(gè)通訊模塊，將信息反饋到顯示屏中，相關(guān)工作人員進(jìn)行及時(shí)的維修與反饋。在電控系統(tǒng)中，總共設(shè)立了2個(gè)總急停和1個(gè)截割急停。其中，總急停代表整個(gè)機(jī)器停機(jī)，而截割急停則代表截割電機(jī)停止。除此之外，還設(shè)立了3個(gè)電氣聯(lián)鎖，分別指的是：油泵的啟動(dòng)與高低俗電機(jī)、二運(yùn)電機(jī)的啟動(dòng)相關(guān)，呈現(xiàn)正比例關(guān)系。而截割高低速以及油泵和錨桿之間存在一定的互鎖關(guān)系，錨桿電機(jī)的啟動(dòng)是伴隨著油泵電機(jī)的停止而開始的。

2 系統(tǒng)的硬件配置

2.1 主回路

主回路是由各個(gè)不同的部分共同組成，例如：隔離開關(guān)，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(fù)雜性。其中，隔離開關(guān)通過閉合管理整個(gè)電源的開關(guān)。真空接觸器主要管理截割高速、低速電機(jī)、油泵大電機(jī)、二運(yùn)電機(jī)等相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)工作。而阻容吸收電路主要管理主回路相關(guān)的反向電勢(shì)。電流、電壓傳感器負(fù)責(zé)采集相關(guān)的電流、電壓等信號(hào)，并輸入相關(guān)的EPEC控制器當(dāng)中。利用編程完成電機(jī)的相關(guān)檢測(cè)工作（例如：過流、過載、斷相等），進(jìn)行保護(hù)電源的目的。

2.2 控制回路

JY6540EPEC主控器，JY6545人機(jī)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(gòu)成了控制回路。其中，EPEC控制器為EBZ160電氣控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容。而電機(jī)啟動(dòng)與停止的過程如下：CAN接收了相關(guān)的JY6545的信號(hào)，在傳遞到EPEC控制器中，經(jīng)過內(nèi)部程序的計(jì)算進(jìn)行繼電器的輸出工作，同時(shí)控制真空接觸器。JY6545人機(jī)界面是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分之一，利用CAN-L和CAN-H進(jìn)行與主控器的通訊行為，將多樣化的模板進(jìn)行重組。具有操作簡單，使用壽命長，維修速度快等優(yōu)點(diǎn)。出席之外，EPEC控制器接收電流互感器、瓦斯傳感器、漏電檢測(cè)、電機(jī)保溫保護(hù)等信號(hào)，從而最大化地保護(hù)了整個(gè)電控系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

目前，德國芬蘭公司的CODESYS V2.1 軟件主要應(yīng)用于JY6540EPEC控制器中。其中JY6545人機(jī)界面的軟件系統(tǒng)采用的是芬蘭公司升級(jí)過后的CODESYS V2.3軟件，而人機(jī)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(yīng)用于該行業(yè)中，具有語言分析能力強(qiáng)大，便于功能模塊二次開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。程序的主要步驟如下：1）傳遞相關(guān)的通訊信號(hào)；2）控制電機(jī)的邏輯程序；3）顯示出現(xiàn)的相關(guān)故障；4）人機(jī)界面顯示系統(tǒng)的整體性能。通過以上這幾個(gè)步驟，對(duì)CAN總線進(jìn)行轉(zhuǎn)換同時(shí)連接軟件與硬件。

4 結(jié)語

改革開放以來，隨著時(shí)代的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，人類的智能化水平逐步提升。在煤炭行業(yè)中，傳統(tǒng)需要人工完成的工作普遍進(jìn)入全新的智能化水平，使用機(jī)器解放人類的雙手。一次你對(duì)于機(jī)械設(shè)備的控制及軟件設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

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