胡欢欢(淮北矿业桃园煤矿综掘区,安徽 淮北 235000)

煤矿掘进机电控系统的可靠性设计

胡欢欢(淮北矿业桃园煤矿综掘区,安徽 淮北 235000)

为了进一步提高煤矿掘进系统工作能力，有效控制操作故障，在使用煤矿掘进机电控性能的同时，必须根据PLC可编程控制器使用要求，让放大器和PLC发挥最大功能。在降低控制设备复杂程度的同时，方便维护工作顺利开展，减少故障。本文结合PLC控制的煤矿掘进机电控制系统，对PLC电控系统设计、工作原理以及主控系统进行了简要的探究和阐述。

PLC控制；煤矿掘进机；电控系统；设计

1 PLC电控系统设计以及工作原理

1.1 PLC主要结构

PLC作为新型的电子控制装置，它是在计算机技术的基础上，对工业生产进行装置控制的形式。同时它也是程序化设计的结果，是当今机电生产发展的结果。PLC主要包括：电源、CPU、存储器以及输出输入模块。

电源作为煤矿掘进机电控系统正常运行的基础，可以直接将交流电与可编程控制器相连。CPU，又称中央处理单元，它是整个可编程控制器的核心，每个PLC都必须配备一个CPU。CPU是在系统设计的基础上，对采集的数据进行处理、存储的过程，通过分析、计算后可以直接对装置或者电路进行控制。另外，CPU存储能力和数据处理进程最PLC公正效率具有重要影响，例如：工作容量、控制规模、工作速度等，都是不可缺少的参数。

1.2 PLC电控系统设计

在硬件设计中，PLC控制根据信号控制主回路、采集中的通断控制故障状态或者综合保护显示，主要包括：主腔门盖、回路单元、操作箱以及接线箱等。

主腔门盖主要包括：SPU（稳压电源）、PLC（可编程控制系统）、S传感器、R继电器、EM扩展模块、RPB中继电源板等相关部件。

操作箱主要由万能开关、显示屏以及行程开关构成。最后，主回路单元则由真空交流接触元件构成，进而保障电控机电路分断和闭合，有效控制变压器、熔断器互感器以及换相开关等。

1.3 工作原理

(1)主回路

交流电压主回路通过换相开关隔离，将其分成两路，一路主管FU1熔断器到变换器控制的T1、T2，另外一路则是转载电动机、截割。油泵提供的电源状况。油泵电动机通常以真空接触器作为开关，由RC1电压保护吸收主回路电压，通过Sen⁃sors1I和CT1A—CT1C为模拟量提供对应的电流信号；在正确判断电流工作状况的同时，对其进行断相、短路、过载保护。

在电动机截割中，通常以VACC2接触器作为开关，用电压保护器RC2作为具体的电压操作程序；通过Sensors2I和CT2A—CT2C为AI2模块提供信号，从而正确的判断出过载和电流。在电动机转载电路中，通常以VACC3接触器作为开关，RC3吸收回路电压，通过Sensors3I和CT3A—CT3C为AI3提供信号，进而实现断相、短路和过载保护。

(2)保护回路

在PLC控制的煤矿掘进机电控制系统中，保护回路又称漏电检测，在油泵回路中，主要由漏电闭锁、电源板、传感器等相关元件组成，再将漏电信号传入模拟量，进行漏电保护。照明漏电保护则由LDJ—24插件组成，回路正常时，常闭接点闭合，继电器得电吸合，最后再送出照明电源。当整个回路出现漏电现象时，插件接点就会闭合，在显示屏显示漏电故障的同时，接点被打开，断电器自动切开回路电源。

为了保障煤矿掘进机实现上述功能，必须进行简单可行、安全可靠的软件系统。在系统设计中，还必须注意各种电机闭锁和保护输入关系。在系统因素分析中，最重要的是反转闭锁和正转闭锁。

2 PLC主控系统以及软件设计

2.1 PLC主控系统

(1)电控系统组成

PLC作为煤矿掘进机的控制中心，一般选用PLVC4为主控制器，DC24为供电电源，有3路数字输入，4路模拟输入，4路输出通常用于IPWM（开关阀）或者电磁铁比例，输出电流最大时可以达到2200mA，也可以直接驱动电磁铁比例，并且不需要任何放大器，其主控系统框架如下图四所示。

在PLVC4中，主控制器作为整个煤矿掘进机的控制中心，一般选用两台进行控制。一台为IPWM主站驱动型，用来驱动需要精确速度的电磁阀。

(2)电控系统工作原理

在PLVC煤矿掘进机控制系统中，比例阀驱动通常采用两个PLVC4可编程控制器，通过Can—Bus就能连接，当IPWM输出后，再作为主站工作。在这过程中，由于PLVC4安装有隔爆电控箱，本质型安全箱被安装在操作站外部，所以通过安全栅就能窜入本安设备的安全值范围，进而保障现场人员、设备以及生产安全。

2.2 软件设计

在煤矿掘进机软件设计中是，PLVC控制根据OpenPCS 4.2.3编程程序要求，进行STL语言编程，从而实现比例阀线短路、断线检测。通过通信路段，将相关信号发送到操作站。电磁阀检测结果如下：通道号CHANNEL从1000开始为通信使用，55个字的操作站从通道1000到1054一直作为操作站通信区域，1055到1064为漏电检测的通信区域，1065到1070之间为遥控通信区域。

在这过程中，PLVC通过terminal终端配置软件，可以得到PWM、IPWM通道的最大输出电流、下降或者上升时间、通信地址、通信速度等，通过数据保存，进而达到煤矿掘进机迅速出厂的要求。

3 结语

PLC作为当下新型的控制器，由于信息传输方便、逻辑能力强、安全系数高、体积小等优点，已经取代了传统的继电控制器，并且广泛应用于继电一体化中。随着先进的生产关系以及科学技术的快速发展，为了进一步完善PLC制作，必须根据PLC系统设计、工作原理以及主控系统相关特征以及要求，不断增强PLC在煤矿掘进机电控系统中的设计方案以及应用效益。

[1]李创起.煤矿掘进工作面复杂环境下人的安全行为模式研究[D].河南理工大学,2012.