掘進機的電控系統(tǒng)研究畢業(yè)設(shè)計論文

1、摘要隨著煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，巷道掘進成為制約煤礦發(fā)展的一個瓶頸，高效機械化掘進與支護技術(shù)是保證礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進技術(shù)的發(fā)展方向。隨著采煤機械化程度的不斷發(fā)展，大大提高了工作面的開采強度，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，煤礦對掘進機的性能、質(zhì)量、品種的要求也越來越高。掘進機工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣,控制任務(wù)繁瑣、要求嚴格。本課題主要是通過對掘進機電氣控制系統(tǒng)的研究分析，借鑒國內(nèi)外先進技術(shù)，結(jié)合煤礦生產(chǎn)實際，針對傳統(tǒng)的掘進機繼電器接觸器控制系統(tǒng)的缺點, 提出了一種基于 PLC的掘進機電控系統(tǒng)的設(shè)計方案，并以某公司的EBZ135型掘進機的電控系統(tǒng)為例,詳細介紹電控系統(tǒng)的組成、工作原理、系統(tǒng)硬件和軟

2、件的設(shè)計?；赑LC的掘進機控制系統(tǒng)具有可靠性高、故障率低、維護簡單、檢修費用低等優(yōu)點,大大提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：PLC；電控系統(tǒng) ；掘進機 目錄1 緒論31.1課題的提出31.2國內(nèi)外同類課題研究現(xiàn)狀31.3研究內(nèi)容51.4未來發(fā)展趨勢52基于PLC的掘進機電控系統(tǒng)82.1可編程控制器（PLC）的概述82.2電氣設(shè)備參數(shù)及特征132.3電控系統(tǒng)組成162.4掘進機電氣系統(tǒng)原理173 PLC與變頻器的通訊323.1 變頻器的基本工作原理323.2PROFIBUS DP作用353.3基于PRDFIBUS-DP控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建353.4變頻器數(shù)據(jù)通訊的實現(xiàn)363.5變頻器通

3、訊程序424總結(jié)與展望46致謝47參考文獻481 緒論1.1課題的提出煤炭是重要的一次能源。隨著工業(yè)的發(fā)展，近年來，各主要產(chǎn)煤國家，隨著采煤機械化程度的不斷發(fā)展，大大提高了工作面的開采強度，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，煤礦對掘進機的性能、質(zhì)量、品種的要求也越來越高。高效機械化掘進與支護技術(shù)是保證礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進技術(shù)的發(fā)展方向。隨著綜采技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)已出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬噸級、甚至千萬噸級超級工作面，使年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加，從而使巷道掘進成為了煤礦高效集約化生產(chǎn)的共性及關(guān)鍵性技術(shù)。掘進機工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣,控制任務(wù)繁瑣、要求嚴格。當(dāng)前仍有不少掘進機控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的繼電器-接

4、觸器控制,存在可靠性差、故障率高、維護困難、維護費用高、維護工作繁重等問題。由于基于PLC的掘進機電控系統(tǒng)能夠較好地完成掘進機的相關(guān)控制任務(wù)，大幅提升了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，所以本課題具有很重要的研究意義。1.2國內(nèi)外同類課題研究現(xiàn)狀 20世紀90年代后期至今，隨著煤礦井下電壓等級由660V升至1 140V,掘進機電控也升級到1 140V。新技術(shù)的應(yīng)用使電控系統(tǒng)在控制、保護各方面都發(fā)生了全新的變化，并逐漸成熟，現(xiàn)階段電控系統(tǒng)不再是影響掘進機正常工作的主要問題。其主要特征是: 1)主回路升級到1 140V，并且實現(xiàn)了660/1 140V雙電壓等級的電控箱，滿足各類用戶的要求。 2)廣泛采

5、用PLC等工業(yè)計算機作為電控系統(tǒng)的核心控制器件，用軟件實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯關(guān)系，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器邏輯控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、連接線少、可靠性高且易于維護和檢修。 3)電源波動適應(yīng)能力大大提高。普遍采用寬電壓范圍的PLC、保護模塊、接觸器、和繼電器，用寬輸人電壓范圍的直流電源作為保護裝置的供電電源，使電控設(shè)備的性能大大提高。 4)保護環(huán)節(jié)設(shè)計水平提高，模擬或微計算機數(shù)字智能綜合保護裝置取代了以前的保護插件。一些新的控制要點得到應(yīng)用:延緩換相操作速度，采用提前釋放、延時投人檢測等措施，提高系統(tǒng)抗干擾、抗沖擊能力;電流互感器、變送器作為電流取樣單元與綜合保護裝置一起替代了幾乎所有熱繼電器來實現(xiàn)過流、過載、斷相

6、保護。如煤科總院太原研究院的EBZ120掘進機用電控箱采用電流傳感器(變送器)作為電流取樣單元，信號直接輸人作為主控器件的PLC等工業(yè)計算機來實現(xiàn)過流、過載、斷相保護，減少了中間環(huán)節(jié)，并充分利用PLC的高可靠性，大大提高了電子保護和系統(tǒng)的可靠性。 5)隨著計算機技術(shù)和傳感器的應(yīng)用，故障診斷和整機運行工況檢測監(jiān)視功能(電流、電壓、溫度、壓力、截割頭位置、大屏幕液晶顯示等功能)與以前相比有了較大的飛躍，并逐漸完善和豐富。各國早期研制的掘進機都是采用傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制。近幾年來，隨著微電子技術(shù)的不斷進步極大地推動了工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在電氣自動控制中占有十分重要的地位;同時，電氣控制技術(shù)又是與

7、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、機械制造技術(shù)等密切聯(lián)系在一起的。近年來，各國不斷推出新機型和更新掘進機的電控設(shè)備。奧地利阿爾卑尼公司(VOEST-ALPINE)的AM-50掘進機(切割電動機功率100kw，總電動機容量163kw，電壓等級660V)，其電控設(shè)備在我國煤礦井下使用一年內(nèi)不需大修。該電控系統(tǒng)中采用的電子、電器關(guān)鍵元部件大多是從其他技術(shù)先進的國家引進的，如隔離開關(guān)(或斷路器)是美國西屋電氣公司的;部分電子保護裝置和輔助繼電器是德國西門子公司的，可靠性較高。日本三井三池制作所自80年代以來不斷推出S-100、S-200、S-65等新機型。在S-100和S-200掘進機上采用雙速

8、切割電動機的切割電動機功率為100/60kw，總電動機容量145kw，電壓等級660均以及自動功率調(diào)速裝置等新技術(shù)，使電控設(shè)備適應(yīng)機器切割硬煤巖的能力顯著提高。S-100掘進機的電氣元部件采用了日本三菱重工業(yè)公司、富士公司等一些技術(shù)水平較高公司的電器產(chǎn)品，其可靠性程度也不亞于AM-50。奧地利和日本在研制掘進機電控設(shè)備的過程中，不但注重采用高可靠性的電子元部件，而且也十分重視避震裝置研究，以減少主機產(chǎn)生的振動加速度與沖擊對電控設(shè)備的影響，從而進一步提高電氣元部件的可靠性。經(jīng)過幾代人的不懈努力，截止到目前為止，我國掘進機的開發(fā)研究在輕型及中重型上己其本達到國際先進水平，但在重型掘進機的研究上，與

9、一些發(fā)達國家的產(chǎn)品還存在著一定的差距。1.3研究內(nèi)容基于國內(nèi)外掘進機電控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀,本文以EBZ135型掘進機電控系統(tǒng)為例，詳細介紹電控系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)硬件、工作原理和軟件的設(shè)計。1、電氣系統(tǒng)采用可編程控制器(LPC)為控制核心，實現(xiàn)模塊化控制，用本安型電源作為控制回路主電源。2、基于 PLC的掘進機電控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和工作原理。3、信號采集采用電流互感器和電壓變送器，并將信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，然后把轉(zhuǎn)化的數(shù)字信號送于可編程控制器，經(jīng)過分析處理，完成相應(yīng)控制。4、PLC電控系統(tǒng)硬件設(shè)計，其中有主回路、可控電源電路和控制電路等。5、PLC與變頻器的通訊，分析通訊的實現(xiàn)和程序的編寫。1.4未來發(fā)展

10、趨勢我國掘進機電氣控制技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已趨于基本成熟，目前有兩種典型的電控系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。一種是plc控制系統(tǒng)，人機界面采用文本顯示器。另外一種采用專用的運動控制器作為主控器，人機界面采用工業(yè)觸摸屏。這兩種系統(tǒng)基本上都能滿足不同巖巷掘進的需要，但在適應(yīng)性、可靠性、先進性等方面存在一定差異。主控器控制系統(tǒng)以EPEC專用控制器為核心，通過can總線接受操作箱的控制信號，通過內(nèi)部程序運算控制繼電器輸出，實現(xiàn)個電機的啟動和停止。同時主控器還接受電流變送器的信號、甲烷傳感器的信號、漏電檢測信號、電機溫度信號，通過程序?qū)崿F(xiàn)整個電控系統(tǒng)的保護功能。EPEC專用運動控制器是基于長期惡劣環(huán)境如高震動、溫

11、度變化劇烈和濕度較大等條件下可靠地工作而開發(fā)的，是一種集可編程控制器、比例放大器、模擬量輸入A/D模塊、繼電器輸出等功能于一身的高性能工程機械專用控制器。它給世界工程機械傳統(tǒng)的電液控制系統(tǒng)帶來了革命性的進步，其優(yōu)點如下：(1)它有大電流輸出(0-3A)取代了傳統(tǒng)繼電器，節(jié)省了大量接線特點，故障率大幅降低；(2)它的模擬量輸入端每一個針具各了處理不同信號能力，不論是電位計、熱敏電阻還是變送器電流/電壓信號，都可以接入并使用軟件編程進行設(shè)定；(3)它的邏輯控制功能可以非常輕松的完成以前用各式各樣繼電器和模塊很難解決的問題；(4)它內(nèi)部數(shù)個16位高性能微處理器以及超大容量的內(nèi)存空間使它具有及強的數(shù)字

12、處理能力，可以完成很多以前必須用電腦高級語言來編程的復(fù)雜算法如直行糾偏多PID控制、發(fā)動機液托泵復(fù)合控制、姿態(tài)模糊控制、自動駕駛等等; (5)它是基于CANBUS總線開發(fā)的產(chǎn)品，當(dāng)系統(tǒng)節(jié)點較多或信號傳輸距離較遠時可以使用多個控制器組網(wǎng)，節(jié)省接線、提高可靠性、并且靈活性和可擴展性大大加強；(6)它的I/0設(shè)計獨具匠心，一針多能，既可做開關(guān)量輸入，也可以做模擬量輸入，既可做PWM或開關(guān)量輸出也可以做開關(guān)量輸入，一個型號便可以有無數(shù)種組合滿足無數(shù)種需要，使用更力便、更經(jīng)濟;(7)它具有CANOPEN和CAN2. 0兩個總線接口可以與國內(nèi)外很多標(biāo)準(zhǔn)CANBUS總線產(chǎn)品進行連接，或經(jīng)門路模擬與其它總線或

13、上位機連接，組建大型系統(tǒng);(8)由于采用專用插頭連接，使其拆卸力便不易出錯。以專用運動控制器作為主控器，結(jié)合工業(yè)用觸摸屏的人機界面，能夠有效的實時顯示整機的運行狀態(tài)，并能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，立刻顯示故漳內(nèi)容及其對應(yīng)的排出故障步驟，給維修人員提供了極大地方便。更換PLC控制系統(tǒng)，在接線較多的情況下容易出現(xiàn)接線錯誤。專用運動控制器采用插接式連接，拆裝十分力便，且不會出現(xiàn)接線錯誤而且相對于plc，它的可靠性更高、抗震性更好、防護等級更高，適用于長期悲劣的工作環(huán)境。2基于PLC的掘進機電控系統(tǒng)2.1可編程控制器（PLC）的概述2.1.1PLC的發(fā)展過程和方向PLC的發(fā)展與計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制

14、技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等密切相關(guān)。這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了PLC的發(fā)展，而PLC的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高的要求，促進了它們的發(fā)展。伴隨著微處理器的出現(xiàn)和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)字通信技術(shù)的不斷進步，PLC取得了迅速的發(fā)展。其發(fā)展過程大致可分為3個階段。1：早期的PLC作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物，其主要功能只是執(zhí)行原先有繼電器完成的順序控制和定時/計數(shù)控制等任務(wù)。PLC在硬件上以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)，在I/O（Input/Output）接口電路上做了改進，以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器，并采取了一定措施

15、，以提高系統(tǒng)抗干擾能力。2：20世紀70年代，微處理器的出現(xiàn)是PLC發(fā)生了巨大的變化。采用微處理器作為PLC的中央處理單元，使PLC的功能大大曾強。在軟件方面，除了原有功能外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和處理、通信、自診斷等功能。在硬件上增加了模擬量I/O 、遠程I/O和各種特殊功能模塊，如高速計數(shù)模塊、PID模塊、定位控制模塊和通信模塊等。同時擴大了存儲器的容量和各類繼電器的數(shù)量，并提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，進一步增強了PLC的功能。3：80年代后期，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的價格大幅度下降，各種PLC采用的微處理器的性能普遍提高。為進一步提高PLC的處理速度，生產(chǎn)廠家開

16、發(fā)了專用芯片，PLC的軟件和硬件功能發(fā)生了巨大變化，體積更小，成本更低，I/O模塊更豐富，處理速度更快，指令功能更強。經(jīng)過五十年的發(fā)展，它已經(jīng)成為了通用的自動化控制裝置，將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強，可靠性高、使用靈活方便、易于擴展等優(yōu)點，其應(yīng)用越來越廣泛并逐步深入到各行各業(yè)中去?，F(xiàn)代PLC的發(fā)展有兩個主要趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型發(fā)面發(fā)展；二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、良好的兼容性和多功能方面發(fā)展，趨向于當(dāng)前工業(yè)控制計算機的性能。2.1.2PLC的組成和分類 從結(jié)構(gòu)PLC可分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括

17、CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、電源模塊、機架等，這些模塊可以按照一定順序組合配置成一個完整的PLC。PLC系統(tǒng)由4個主要單元：1.中央處理器(CPU)。它是系統(tǒng)的核心，不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出.2.電源模塊。在PLC工作過程中，供給PLC穩(wěn)定可靠的電流，使其正常工作。3.編程器/監(jiān)視器。用來同PLC電路進行通信。手持終端、工業(yè)終端和PC都可以作為編程器/監(jiān)視器。在手持終端，通過小鍵盤來進行輸入，顯示設(shè)備通常是液晶顯示器(LCD)。4.I/O模塊。通過I/O模塊將外界信號傳輸?shù)絇LC

18、內(nèi)部，經(jīng)PLC處理后將命令輸出到外圍電路使其動作。2.1.3 PLC的特點PLC是在微處理器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的控制器，是一種基于計算機技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的電子控制裝置。它采用存儲器存儲用戶程序，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出來完成一系列邏輯、順序、定時、技術(shù)、運算等功能，控制各種類型的機電一體化設(shè)備和生產(chǎn)過程。PLC把微型計算機技術(shù)和繼電器控制技術(shù)融合在一起，兼具計算機的功能完備、靈活性強、通用性好以及繼電器接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、維修方便的特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.可靠性高2.編程簡單易學(xué)3.功能強大4.采用模塊化結(jié)構(gòu)5.安裝簡單，維修方便6.接口模塊豐富7.系

19、統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試周期短2.1.4 PLC的功能經(jīng)過長期的工程實踐，PLC上述特點越來越為廣大工程技術(shù)人員所認識和接受，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、化工、機械、鋼鐵、交通、電力、輕工、礦山、水利、環(huán)保等各個領(lǐng)域，包括從單機自動化到工廠自動化，從機器人、柔性制造系統(tǒng)到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。從功能上來看，PLC的應(yīng)用范圍大致包括以下幾個方面：1：邏輯開關(guān)控制這是PLC最基本的功能，也是最為廣泛的應(yīng)用。PLC具有與、或、非、異或和觸發(fā)器等邏輯運算功能。采用PLC可以很方便地實現(xiàn)對各種開關(guān)量的控制，用來取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。PLC既可以用于單機或多機控制，又可以用于自動化生產(chǎn)線的控制。PLC可根據(jù)操作

20、按鈕、各種開關(guān)及現(xiàn)場其他輸入信號或檢測信號控制執(zhí)行機構(gòu)完成相應(yīng)的功能。2：定時控制PLC具有定時控制功能，可為用戶提供幾十個甚至上千個定時器。時間設(shè)定值既可以由用戶在編程時設(shè)定，也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場通過人機對話裝置實時設(shè)定，實現(xiàn)具體的定時控制。3：計數(shù)控制PLC具有計數(shù)控制功能，同樣可為用戶提供幾十個甚至上千個計數(shù)器。計數(shù)設(shè)定值的設(shè)定方式同定時器一樣。但計數(shù)器分為普通計數(shù)器、可逆計數(shù)器、高速計數(shù)器等類型，以完成不通用途的計數(shù)控制。一般計數(shù)器的技術(shù)頻率較低。如需對頻率較高的信號進行技術(shù)，則需要選用高速計數(shù)器模塊，其最高計數(shù)頻率可達50KHz。也可選用選用具有內(nèi)部高速計數(shù)器的PLC，目前的P

21、LC一般可以提供計數(shù)頻率達10KHz的內(nèi)部高速計數(shù)器。計數(shù)器的實際計數(shù)值也可以通過人機對話裝置實時讀出或修改。4：步進控制PLC具有步進（順序）控制功能。在新一代的PLC中，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言順序功能圖編寫用戶程序，使PLC在實現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出的時候更加簡便。5：模擬量處理與PID控制PLC具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換的位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇，因此能進行模擬量處理與PID控制。PLC可以接模擬量輸入和輸出模擬量信號，模擬量一般為4mA20mA的電流、1V5V或0V10V的電壓。為了既能完成對模擬量的PID控制，又不加重PLC的CPU負

22、擔(dān)，一般選用專用的PID控制模塊實現(xiàn)PID控制。此外還具有溫度測量接口，可以直接連接各種熱電阻和熱電偶。6：數(shù)據(jù)處理PLC具有數(shù)據(jù)處理能力?？梢赃M行算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)移位、數(shù)據(jù)顯示和打印、數(shù)據(jù)通信等功能，如加減乘除、乘方、開方、與或、異或、求反等操作。新一代的PLC還能進行三角函數(shù)運算和浮點運算。7：通信和聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)在的PLC具有RS-232，RS-485或現(xiàn)場總線等通信接口，可進行遠程I/O控制，可實現(xiàn)多臺PLC聯(lián)網(wǎng)和通信。外部設(shè)備與一臺或多臺PLC之間可實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的傳輸。通信接口按標(biāo)準(zhǔn)的硬件借口和相應(yīng)的通信協(xié)議完成通信任務(wù)的處理。8：實時通信和冗余互

23、備功能實時通信實現(xiàn)了總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)絡(luò)下PLC系統(tǒng)對信息處理的實時要求，冗余互備功能則體現(xiàn)了一般工業(yè)現(xiàn)場的安全性與穩(wěn)定性的最基本要求。9：故障自診斷功能PLC可以對系統(tǒng)配置、硬件設(shè)置、指令合法性、網(wǎng)絡(luò)通信的進行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況報警并記錄顯示故障類型。如果故障較為嚴重，PLC則會自動停止運行。PLC的故障自診斷功能大大提高了PLC系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。10：人機界面功能人機界面功能提供操作者以監(jiān)視機器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，可以實時監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài)、報警類型等其他工作狀態(tài)參數(shù)指標(biāo)，以便作決策和調(diào)整。2.1.5 PLC與繼電器控制系統(tǒng)PLC是在傳統(tǒng)的繼電器邏

24、輯控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，與3C技術(shù)（Computer，Control，Communication）相結(jié)合而不斷發(fā)展完善起來的新型自動控制裝置。由PLC組成的自動控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)主要不同點見表2.1。表2.1 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較與繼電器控制系統(tǒng)的比較比較內(nèi)容繼電器接觸器系統(tǒng)可編程控制器（PLC）系統(tǒng)控制方式采用硬件接線，利用繼電器觸點的串并聯(lián)或延時實現(xiàn)邏輯控制采用存儲邏輯，將邏輯程序存儲在存儲器中，改變程序既可改變控制邏輯控制速度依靠機械觸點的動作實現(xiàn)控制，頻率低，一般為毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象由程序控制半導(dǎo)體電路實現(xiàn)控制，速度快，一般為微秒級，無抖動現(xiàn)象延時控制靠時間

25、繼電器滯后動作實現(xiàn)延時，繼電器精度低且易受環(huán)境影響，時間調(diào)整困難由半導(dǎo)體集成電路作定時器，精度高，不受外界影響，時間易調(diào)整可靠性硬件接線多且復(fù)雜，可靠性低用軟件取代了很多繼電器功能，接線少，可靠性高系統(tǒng)維護工作量硬件復(fù)雜，觸點多，維護量大，故障率高，維修麻煩系統(tǒng)簡單，維護量小，有故障記錄維修簡單設(shè)計施工調(diào)試必須按順序進行，周期長施工可與程序設(shè)計同時進行，周期短系統(tǒng)價格使用繼電器接觸器，價格較低使用大規(guī)模集成電路，價格較高2.2電氣設(shè)備參數(shù)及特征2.2.1主要用途及適用范圍掘進機電控設(shè)備安裝在EBZ135 型雙電壓掘進機上，其隔爆型結(jié)構(gòu)適用有瓦斯及煤塵爆炸危險的礦井中。2.2.2使用工作條件；

26、a) 海拔高度不超過2000 米； b) 周圍環(huán)境溫度-5+40； c) 周圍空氣相對濕度不大于95（25）； d) 能承受掘進機的振動，與水平安裝傾斜度不超過15； e) 在有沼氣爆炸性混合物隧道或礦井中； f) 無破壞絕緣的氣體或蒸汽的環(huán)境中； g) 無長期連續(xù)滴水的地方；h) 污染等級 3 級；2.2.3技術(shù)參數(shù) 1 額定電壓 開關(guān)箱： 主回路： 1140V 或660V 控制回路： AC220V、AC120V、AC24V、DC24V、DC12V、 DC5V 操作箱： DC12V 2 額定電流 165.8A/287A 3 額定頻率 50HZ 4 輸出分路數(shù) 4 路 5 額定功率 258KW

27、 6 電機參數(shù)（見表2.2）2.2 EBZ135掘進機電機參數(shù)名稱型號額定電壓（V）額定電流（A）額定功率（KW）備注隔爆型三相異步電動機YBU-135-41140/66086/149135截割電機隔爆型三相異步電動機YBU-751140/66047.1/81.575油泵電機隔爆型三相異步電動機BYD11-160-80501140/6608.2/14.211二運電機隔爆型三相異步電動機YBU-371140/66024.5/42.337風(fēng)機電機2.2.4結(jié)構(gòu)特征 2.2.4.1開關(guān)箱 開關(guān)箱符合GB3836.1-2000 爆炸性氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 通用要求和 GB3836.2-2000爆炸性

28、氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 隔爆型電氣設(shè)備d的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，屬隔爆型電氣設(shè)備。其隔爆殼體是用鋼板焊制的兩個通過接線端子相互連接的獨立腔體。 開關(guān)箱位于掘進機本體的左后方， 掘進機的主要電器元件都安裝在此開關(guān)箱內(nèi)，開關(guān)箱的主腔和接線腔均為隔爆型結(jié)構(gòu)，接線腔和殼體上均設(shè)有接地螺栓。主腔內(nèi)配有主盤安裝板，主電路的電器原件基本上都安裝在該板上，主盤板占據(jù)了主腔大部分空間，其上裝有控制回路斷路器、交流真空接觸器、電流互感器、零序電流互感器以及漏電閉鎖檢測等元件。2.2. 4.2操作箱操作箱為本安型，供電電壓 DC12V，操作箱上裝有一塊液晶顯示屏，顯示各電機的運行狀態(tài)、截割負荷、工作電壓、故障信息，具有故障鎖定

29、功能和故障記憶查詢功能。操作箱上還有急停按鈕、復(fù)位按鈕、開機鍵和油泵、截割、二運、風(fēng)機開停按鍵等按鍵。按下急停按鈕所有電機將不能啟動。當(dāng)出現(xiàn)故障時須按下復(fù)位按鈕鍵復(fù)位然后才能啟動電機，該按鍵還具有第二功能，可以查詢故障記錄（升序查詢）和修改系統(tǒng)工作電壓（660/1140 選擇） 。按下開機鍵發(fā)出開機信號，同時電鈴鳴響，延時2 秒電鈴自停，進入電機啟動畫面，該鍵還具有翻頁功能。啟動電機時首先啟動油泵，待油泵啟動正常后其他電機才能啟動。按下截割按鍵，首先啟動預(yù)警，預(yù)警一定時間（時間長短可修改）后才啟動截割電機。2.3電控系統(tǒng)組成掘進機電控設(shè)備主要是由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)箱KXJ4-258(21

30、8、203)/1140(660)E(以下簡稱開關(guān)箱)和礦用本質(zhì)安全型操作箱CX4-4/12E(以下簡稱操作箱)兩部分組成， 和BAL1-36/127-150礦用隔爆電鈴；DGY35/24B隔爆型照明燈；BZA1-10/24-1ZS隔爆型壓扣急停按鈕以及油泵電機、截割電機、二運電機、風(fēng)機電機等組成了掘進機電氣系統(tǒng)。掘進機電氣系統(tǒng)各電機均采用雙電壓電機，工作電壓為 660V 或 1140V，通過改變電機接線方式選擇工作電壓。掘進機電控系統(tǒng)以可編程控制器(以下簡稱 PLC)為核心，對油泵、截割、二運、風(fēng)機四個電機的過壓、欠壓、短路、超溫、過載、過流、三相不平衡、電機絕緣進行監(jiān)控和保護、并具有低壓漏電

31、、瓦斯保護、水流異常等功能。操作箱與開關(guān)箱之間通過工業(yè)上常用的 RS485 通訊，穩(wěn)定性高，僅用兩芯信號線便可實現(xiàn)對油泵、截割、二運、風(fēng)機的開停以及顯示各電機運行狀態(tài)、截割電機負荷、工作電壓和各種故障信息，大大減少了操作箱與開關(guān)箱之間的連線，操作箱電纜采用快速接頭連接方式，安裝方便，可靠性高。開關(guān)箱視窗內(nèi)設(shè)有發(fā)光管能夠顯示32 種故障信息，與液晶屏可以獨離工作。掘進機電氣系統(tǒng)框圖如圖2.1所示 圖2.1 掘進機電氣系統(tǒng)框圖2.4掘進機電氣系統(tǒng)原理2.4.1 主回路： 主回路主要是由隔離開關(guān)QS、真空接觸器KM1-KM4、阻容吸收電路RC1-RC4以及電流互感器 TA1-TA12組成。主電路圖見

32、圖2.2。 圖 2.2 掘進機電控系統(tǒng)主電路圖 電源開關(guān)，當(dāng)其閉合時主回路各接觸器上端得電。通過控制回路分別閉合真空接觸器 KM1-KM4，油泵、截割、二運、風(fēng)機電機便可運轉(zhuǎn)。 各回路利用阻容吸收電路RC1-RC4吸收主回路過電壓。電流互感器 TA1-TA12 檢測各回路電流，轉(zhuǎn)換成電壓信號送可編程控制器，通過程序?qū)﹄姍C進行保護，并通過顯示窗和液晶屏顯示故障原因。為防止系統(tǒng)內(nèi)部瞬間過電壓沖擊（主要為斷路器、接觸器開斷產(chǎn)生的操作過電壓）對重要電氣設(shè)備的損傷，通行的做法是在靠近斷路器或接觸器位置安裝氧化鋅避雷器（MOA）或阻容吸收器進行沖擊保護。比較兩類產(chǎn)品性能上的優(yōu)點，氧化鋅產(chǎn)品的優(yōu)點主要在能量

33、吸收能力強，可以用于防雷電等大電流沖擊；阻容吸收器的優(yōu)點主要在于起始工作電壓低，可有效吸收小電流沖擊對設(shè)備的影響。 在真空斷路器負荷側(cè)接人電容的作用是增加與負載并聯(lián)的電容。這樣，一方面可減小負載特征阻抗，以減小過電壓的幅值。另一方面，可減小過電壓的的角頻率。從而降低過電壓的上升幅度。接人電阻R的目的在于吸收負荷回路的能量，降低高頻振蕩電流的幅值，使流過真空斷路器的電流不致由于高頻電流的疊加而造成弧隙中電流突降過零點，這樣可有效地防止電弧多次重燃而引起過電壓。 對于電動機來說，從限制多次重燃過電壓的角度出發(fā)，R和C的數(shù)值選擇方法如下: C=(12 R=1/ (1+ /C) 式中為電機的固有電容，

34、為從電源到電機的線路電感。實際操作過程中，RC取值范圍為:C=0.10.5Uf,R=100200。2.4.2 控制電源 控制電源主要是提供電控系統(tǒng)各等級工作電壓?？刂齐娫丛韴D見圖2.3。圖2.3 控制電源原理圖控制電源主要由電源變壓器 KB、熔斷器 FU1-FU3、斷路器QF1-QF4、漏電檢測ELK1-ELK2和接觸器KM5、KM6共同組成對 220V、120V 和 24V 回路漏電檢測并斷電保護，通過按復(fù)位按鈕可以重新供電。電源變壓器為 1140V和660V通用。 注意：根據(jù)系統(tǒng)工作電壓切換熔斷器 FU1-FU2。 2.4.3 控制回路控制回路是可編程控制器（簡稱 PLC）為核心，通過R

35、S485通訊接受操作箱的控制信號，通過內(nèi)部程序運算控制繼電器輸出，實現(xiàn)各電機的啟動和停止。PLC外部接線圖如圖2.4。圖2.4 PLC外部接線圖同時PLC接受電流互感器的信號、瓦斯繼電器信號、漏電檢測信號、KM1-KM4 反饋信號、電機溫度保護信號，通 過程序?qū)崿F(xiàn)整個電控系統(tǒng)的保護功能。 SB1-SB3 為緊急停止按鈕，SB1 裝在操作箱上，和設(shè)在整機油箱前側(cè)的緊急停止按鈕SB2 一樣作為總急停，按下總急停主控器端子CZ2-25 無AC220V 輸出，KM5 斷電，切斷 220V 供電，各電機將不能啟動。截割緊急停止按鈕 SB3 設(shè)在整機左側(cè)，司機席前部，按下SB3,截割電機將不能啟動。PLC

36、 接受瓦斯傳感器動作信號，斷開CZ2-19、CZ2-20,停前級電源?？刂苹芈吩韴D如圖2.5。圖2.5 控制回路原理圖2.4.3.1工作原理 系統(tǒng)送電后，液晶屏顯示生產(chǎn)公司的信息，同時開關(guān)箱視窗內(nèi)的指示燈齊亮，檢查指示燈有無損壞，稍后熄滅，PLC檢測真空管是否粘連， 若正常主控器端子CZ2-27輸出AC220V， 漏檢繼電器KM7、KM8吸合，進行各回路漏電、粘連檢測，如系統(tǒng)正常則按順序進行以下操作。 2.4.3.2信號 油泵啟動前應(yīng)給信號，按住開機鍵，主控器端子 CZ2-28 輸出AC120V,電鈴鳴響， 兩秒后電鈴?fù)Ｖ锅Q響,液晶屏將自動切換至電機啟動畫面，此時才允許啟動油泵電機。油泵未啟

37、動再次按開機鍵，液晶屏又返回至開機畫面。 2.4.3.3油泵啟動、停止 進入電機啟動畫面后，液晶屏僅顯示油泵電機的狀態(tài)信息“油泵停止” 。瞬時按油泵按鍵，主控器端子 CZ2-21 有 AC220V 輸出，控制接觸器KM1 吸合，其常開觸點KM1.3閉合，接通油泵計時表H1,油泵開始計時。同時常開觸點KM1.1閉合，通過主控器端子 CZ2-7輸入至主控器,主控器檢測到此信號認為油泵啟動，否則將發(fā)出油泵啟動失敗的故障信息，按復(fù)位鍵復(fù)位。油泵啟動后狀態(tài)信息將變?yōu)椤坝捅眠\行” ，液晶屏右列第一個指示燈（第一為油泵指示，第二為截割，第三為二運， 第四為風(fēng)機） 由空心變?yōu)閷嵭模?同時液晶屏上依次顯示 “截

38、割停止”、 “二運停止” 、 “風(fēng)機停止” ，此時三臺電機才允許啟動。再次瞬時按油泵按鍵，主控器控制接觸器KM1斷開，KM1.1斷開，主控器檢測到輸入信號斷開，認為電機已停止，粘連檢測回路投入，此時若檢測到真空管下端帶電，認為真空管粘連，發(fā)出“油泵粘連”故障信息。 油泵電機正常停止后， 液晶屏再次顯示油泵啟動前的畫面信息。 2.4.3.4截割啟動、停止 油泵電機啟動后，瞬時按截割按鍵，主控器啟動定時器（定時時間分5 秒、10 秒、15 秒、20 秒、25 秒可調(diào)）工作，同時主控器端子CZ2-28 輸出AC120V,電鈴鳴響，截割開始啟動前預(yù)警。液晶屏上截割狀態(tài)信息變?yōu)椤敖馗铑A(yù)警” 。定時時間到

39、，CZ2-28 斷開 AC120V,電鈴?fù)Ｖ?，同時液晶屏上截割狀態(tài)信息變?yōu)椤敖馗畲龁ⅰ?，此時截割電機處在等待啟動狀態(tài)，在此狀態(tài)下再次按下截割按鈕，主控器端子CZ2-22 輸出 AC220V，接觸器 KM2 吸合，截割電機啟動，其常開觸點KM2.3閉合，接通截割計時表H2，截割開始計時。常開觸點KM2.1閉合， 通過CZ2-8 輸入至主控器， 主控器檢測到此信號認為截割已啟動，否則發(fā)出截割啟動失敗的故障信息，按復(fù)位鍵復(fù)位。截割啟動后狀態(tài)信息將變?yōu)椤敖馗钸\行” ，右列對應(yīng)的指示燈由空心變?yōu)閷嵭?。再次瞬時按截割按鍵，主控器端子斷開 AC220V,接觸器 KM2 斷開，KM2.1斷開，主控器檢測到輸

40、入信號斷開，認為電機已正常停止，粘連投入檢測，不正常發(fā)出“截割粘連”故障信息。截割停止后狀態(tài)信息顯示“截割停止” 。按下位于機器左側(cè)的截割急停按鈕，截割將不能啟動或運行中立即停止，截割狀態(tài)行顯示“按復(fù)位鍵復(fù)位” ，再次啟動截割須按復(fù)位鍵復(fù)位。 2.4.3.5二運啟動、停止 油泵電機啟動后，瞬時按二運按鍵，主控器端子 CZ2-23 輸出AC220V,接觸器 KM3 吸合，常開觸點 KM3.1 閉合，通過 CZ2-9 輸入至主控器，主控器檢測到此信號認為二運電機已啟動，否則發(fā)出二運啟動失敗的故障信息，按復(fù)位鍵復(fù)位。二運啟動后狀態(tài)信息變?yōu)椤岸\運行” ，右列對應(yīng)的指示燈由空心變?yōu)閷嵭?。再次瞬時按二運

41、按鍵，主控器端子CZ2-23 斷開AC220V,接觸器KM3 斷開，KM3.1 斷開，主控器檢測到輸入信號斷開，認為二運電機已正常停止，粘連投入檢測，不正常發(fā)出“二運粘連”故障信息。二運停止后狀態(tài)信息顯示“二運停止” 。 2.4.3.6風(fēng)機啟動、停止 油泵電機啟動后，瞬時按風(fēng)機按鍵，主控器端子 CZ2-24 輸出AC220V,接觸器KM4吸合，常開觸點 KM4.1閉合，信號通過CZ2-10輸入至主控器，主控器檢測到此信號認為風(fēng)機電機已啟動，否則發(fā)出風(fēng)機啟動失敗的故障信息， 按復(fù)位鍵復(fù)位。 風(fēng)機啟動后狀態(tài)信息變?yōu)?“風(fēng)機運行” ，右列對應(yīng)的指示燈由空心變?yōu)閷嵭?。再次瞬時按風(fēng)機按鍵，主控器端子CZ

42、2-24 斷開AC220V,接觸器KM4 斷開，KM4.1 斷開，主控器檢測到輸入信號斷開，認為風(fēng)機電機已正常停止，粘連檢測投入，不正常發(fā)出“風(fēng)機粘連”故障信息。風(fēng)機停止后狀態(tài)信息顯示“風(fēng)機停止” 。 2.4.3.7總急停機器運轉(zhuǎn)過程中，按下緊急停止按鈕 SB1、SB2，主控器端子CZ2-25無AC220V 輸出，KM5 斷電，切斷220V 供電，同時主控器內(nèi)部停止所有的輸出，使運行中的各電機立即停止。按下急停按鍵彈出急停的報警信息，再次啟動需按復(fù)位鍵。SB3為截割急停，按下截割急停截割電機不能啟動，截割狀態(tài)顯示“按復(fù)位復(fù)位” ，需按復(fù)位鍵解鎖。 2.4.3.8電氣連鎖 連鎖一般用于串聯(lián)電路或

43、并聯(lián)電路中,也就是說電器的工作狀態(tài)是由二個以上條件決定的,比如在串聯(lián)電路中它必需全部滿足條件才能運行,在并聯(lián)電路中它只要滿足其中一個條件就能運行。主要的電氣連鎖有： 1：必須發(fā)開機信號才能進入啟動畫面，油泵電機才能啟動 。 2：只有當(dāng)油泵電機啟動后，截割、二運、風(fēng)機電機的狀態(tài)信息才顯示，否則截割、二運、風(fēng)機按鍵將不起作用。油泵 停止，運行中的截割、二運、風(fēng)機將停止。 3：啟動截割電機時首先自動啟動截割預(yù)警，預(yù)警結(jié)束后截割電機自動啟動。 4： 利用限位開關(guān)XK2,確保在無負荷情況下， 隔離開關(guān)TQ 停、送電。 5：當(dāng)前級電源先導(dǎo)回路接43和47時，開箱門和瓦斯閉鎖可停前級電源。 2.4.4保護回

44、路 2.4.4.1電路的組成 保護回路主要是由電流互感器TA1-TA12,電機內(nèi)熱敏電阻，低壓漏電檢測，漏電閉鎖檢測回路等組成。由電流、電壓互感器實時檢測電動機的三相線電壓和線電流;用粘連漏電檢測電路檢測真空接觸器的管漏電、觸頭的粘連和電機的絕緣檢測;用低壓漏電檢測電路檢測電鈴和照明燈漏電;用瓦斯斷電儀和甲烷傳感器監(jiān)測礦井下的瓦斯?jié)舛龋送膺€有電機溫度，液位、油溫、位移等傳感器的信號，PLC接受電流互感器、熱敏電阻、零續(xù)電流互感器、漏電閉鎖等信號，并將計算出來的信號有效值與預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)整定值進行比較判斷，若在一定時限內(nèi)，采樣到的信號有效值都在設(shè)定的故障范圍值之內(nèi)，則認為有故障產(chǎn)生，并由PLC

45、發(fā)出故障控制信號對電動機進行跳閘斷電和報警，或是切斷電鈴和照明燈的電源，并送液晶屏和顯示視窗顯示故障信息，實現(xiàn)整個電控系統(tǒng)的保護功能。若無故障產(chǎn)生，則循環(huán)采樣、顯示和存儲電壓、電流信號。2.4.4.2工作原理（以油泵電機為例） 首先開機前檢查供電電壓及各回路絕緣狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)過電壓、欠電壓、瓦斯超限、漏電閉鎖時，各電機將不能啟動，同時顯示出故障狀態(tài)。 油泵電機運轉(zhuǎn)過程中，出現(xiàn)過載、過流、三相不平衡、斷相等故障時，PLC接受電流互感器采集的電流信號通過程序運算，使輸出點CZ2-21 斷電，接觸器 KM1 斷開主回路，運行的油泵電機停止。同時液晶屏和顯示窗顯示故障狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)過流和斷相時，按操作箱復(fù)

46、位按鈕可以重新啟動。過載保護和漏電閉鎖為自動復(fù)位，過載三分鐘后復(fù)位，絕緣恢復(fù)到漏電閉鎖值的1.5倍時自動復(fù)位。截割、二運、風(fēng)機的保護原理和油泵電機相同。 漏電閉鎖故障是在各電機起動運行之前檢查并顯示。漏電閉鎖（earth leakage search/lockout），檢測分斷狀態(tài)的饋電開關(guān)或電磁啟動器負荷側(cè)絕緣電阻，如低于設(shè)定值時使其不能合閘送電的功能。當(dāng)掘進機電氣系統(tǒng)主電路單相對地絕緣電阻值降到規(guī)定值以下時電機不能啟動(參考值A(chǔ)C1140V為40K，AC660V為22 K)。漏電故障是指在電力系統(tǒng)中，當(dāng)帶電導(dǎo)體對大地的絕緣阻抗降低到一定程度，使經(jīng)該阻抗流人大地的電流增大到一定程度我們就說該

47、帶電導(dǎo)體發(fā)生了漏電故障，或者說該供電系統(tǒng)發(fā)生了漏電故障。流入大地的電流，叫做漏電電流。對于目前國內(nèi)井下廣泛采用的變壓器中性點絕緣的低壓供電系統(tǒng)，漏電故障的明確定義為：在中性點絕緣的低壓供電系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地(包括直接按地和經(jīng)過渡阻抗接地)或兩相、三相對地的總絕線阻抗下降到危險值的電氣故障就叫作漏電故障，簡稱漏電。當(dāng)系統(tǒng)送電后，PLC 首先檢測接觸器真空管是否粘連，若正常 主控器端子CZ2-27輸出AC220V,使漏檢繼電器KM7、KM8吸合，對各回路漏電檢測，當(dāng)絕緣阻值過低，電機不能啟動。如各回路正?？梢詥与姍C，啟動電機前斷開漏檢繼電器，停止漏電檢測，然后電機啟動。當(dāng)電機停止后，粘連回路投

48、入檢測，真空管無粘連，延時2 秒漏檢繼電器吸合，檢測各回路漏電。 在未開機的情況下， 進入?yún)?shù)修改畫面可以對四臺電機漏電檢測回路進行漏電試驗，以驗證系統(tǒng)的可靠性。分別按油泵、截割、二運、風(fēng)機，對應(yīng)出現(xiàn)漏電故障信息，則認為系統(tǒng)正常。 2.4.4.3電機溫度保護 由于冷卻系統(tǒng)故障或環(huán)境溫度過高，油泵和截割電機繞組溫度達到170時，熱敏電阻呈高阻，埋在電機定子繞組中的溫度繼電器動作，保護裝置通過程序控制油泵或截割電機停止運轉(zhuǎn)，電機冷卻后自動復(fù)位。對應(yīng)熱敏電阻阻值為1K-2K。2.4.4.4電機過載保護 在電動機實際的運行中，常會遇到過載或欠電壓情況，但只要不嚴重、時間短，電機繞組不超過允許的溫度，這

49、些情況是允許的。但若出現(xiàn)長期帶負載欠電壓運行、長期過載運行及長期斷相運行等不正常情況時，就會加速電動機絕緣老化過程，縮短電動機的使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致燒毀電動機繞組。為了充分發(fā)揮電動機的過載能力，保證電動機的正常啟動和運轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機一旦出現(xiàn)長時間過載等情況，需要自動切斷電路，從而出現(xiàn)了能隨過載程度而改變動作時間的電器，這就是熱繼電器。與電流繼電器和熔斷器不同，熱繼電器中發(fā)熱元件有熱慣性，在電路中不能做瞬時過載保護，更不能做短路保護。EBZ135型掘進機的電動機過載保護，是通過熱繼電器實現(xiàn)的。熱繼電器采用的是雙金屬片熱繼電器，主要由熱元件、雙金屬片和觸頭組成。當(dāng)電機出現(xiàn)過載時，程序采取反時限過載保

50、護。過載動作后，使電機停止，3 分鐘自動復(fù)位。 2.4.4.5電機三相不平衡及斷相保 電動機的不對稱保護主要有斷相、相間短路、匝間短路、不平衡運行、接地短路等。不對稱故障對電動機的損害不僅僅是電流增加引起的發(fā)熱，更重要的是不對稱引起負序效應(yīng)給電動機運行帶來的隱患。因此，電動機運行缺陷的早期診斷是非常重要的。當(dāng)電機出現(xiàn)斷相或三相不平衡率達到 60時，主控器發(fā)出電機斷相故障，使電機停止，按復(fù)位鍵復(fù)位。 2.4.4.6各電機過流保護 電器設(shè)備的過電流保護，通常又被稱為短路保護，它是指當(dāng)電網(wǎng)供電線路或供電設(shè)備發(fā)生短路故障時，供電線路的電流突然增大，過電流保護就是利用這一特點構(gòu)成的保護裝置。常用的過電流

51、保護裝置有：定時限過電流保護、反時限過電流保護、無時限過電流速斷保護、有時限過電流速斷保護和三段式過電流保護等。EBZ135型掘進機的過電流保護采用有時限過電流速斷保護。煤機電器系統(tǒng)以自動空氣斷路器作為饋電開關(guān)，自動空氣斷路器具有良好的滅弧裝置，斷流能力強。它不僅能夠切斷正常的負荷電流，也能切斷短路電流。自動空氣斷路器通常裝有短路、欠電壓及過負荷等保護裝置，當(dāng)被保護電路發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)時，可以自動跳閘。當(dāng)各回路電流達到額定電流 8-10 倍時，主控器在 200-400 毫秒動作，使電機停止，按復(fù)位按鈕復(fù)位。 2.4.4.7系統(tǒng)過電壓、欠電壓保護 當(dāng)系統(tǒng)電壓超過額定電壓 15時，啟動時低

52、于額定電壓 75或長時間低于額定電壓85時，主控器動作，發(fā)出電壓異常故障信息，使電機停止，電壓正常時自動復(fù)位。 2.4.4.8低壓線路漏電保護低壓線路漏電保護:當(dāng)AC220V、AC120V、AC24V低壓線路對地絕緣能力降低到規(guī)定值時保護動作，顯示220V漏電、120V漏電或24V漏電。(參考值A(chǔ)C220V為5 K，AC120V為3 K，AC24V為2 K。2.4.4.9瓦斯閉鎖保護 當(dāng)瓦斯檢測儀檢測的瓦斯含量超標(biāo)時，主控器通過程序判斷故障，使串入前級電源控制回路的繼電器得電，從而停前級電源。3 PLC與變頻器的通訊根據(jù)掘進機電控系統(tǒng)的控制要求選擇三菱公司的FR-A740變頻器，下面分析SIM

53、ENZ S7-300 PLC與FR-A740在PROF1BUS-DP網(wǎng)絡(luò)中通訊的實現(xiàn)。變頻器由于其應(yīng)用簡便和性能可靠，已成為工業(yè)傳動裝里中首選的電機控制器。3.1 變頻器的基本工作原理變頻調(diào)速就是通過改變電動機定子供電頻率，以平滑改變電動機轉(zhuǎn)速。當(dāng)頻率在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。在整個調(diào)節(jié)過程中，都可以保持有限的轉(zhuǎn)差功率，具有高精度、高效率的調(diào)速性能。由電動機基本理論知道，三相異步電動機的轉(zhuǎn)速表達式為式中： 異步電動機的轉(zhuǎn)速； 異步電動機定子頻率； 電動機轉(zhuǎn)差率； 電動機極對數(shù)。由上式可知轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率即可改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)速。但是異步電動機電動

54、勢公式式中：定子每相繞組感應(yīng)電動勢的有效值； 定子頻率； 定子每相繞組的有效匝數(shù)； 每極磁通量； 定子電壓。可知，定子電壓與磁通和頻率成正比，當(dāng)不變時，和成反比，的升高勢必導(dǎo)致磁通的降低。通常電動機是按50Hz的頻率設(shè)計制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個頻率范圍內(nèi)給出的。當(dāng)變頻器頻率調(diào)到大于50Hz時，電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。為了有效維持磁通的恒定，我們必須在改變頻率時同步改變電動機電壓，即保持與成比例關(guān)系。 3.1 變頻器的主電路圖 現(xiàn)代變頻器采用微計算機數(shù)字控制技術(shù)構(gòu)成，并提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)通訊接口和內(nèi)置協(xié)議(如PROFIBUS, CCLINK等)，為變頻器的遠程監(jiān)控提供了

55、必要的基礎(chǔ)。變頻器外部接口圖如圖3.2。圖3.2 變頻器FR-A740外部接口示意圖頻器FR-A740外部接口示意圖PROFIBUS-DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。它與PROFIBUS-PA（Process Automation ）、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )共同組成了PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS-DP做為現(xiàn)場總線PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)中一種，是一種高速(數(shù)據(jù)傳輸率為9.6kb/s-12Mb/s)、經(jīng)濟、可靠的現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)在工業(yè)控制得到了廣泛的應(yīng)用。3.2PROFIBUS DP作用用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。總線循環(huán)時間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供