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薛建勇1 ，惠萬裏1 ，楊於林2
（1.西安煤礦機械有限公司，陝西西安，710032；
2.淮南礦業集團顧橋礦，安徽淮南，233121）
摘要：該文從控製係統、硬件和軟件設計三個方麵著手，詳細介紹了西安煤礦機械有限公司基於PCC開發的新型采煤機電氣控製係統。
關鍵字：PCC 采煤機 可靠 遠程監測和故障診斷
中圖分類號：TP202 文獻標識碼：B 文章編號：1817-0633（2009）06-0067-02
Frequency Conversion Electrical Haulage Shearer Based on PCC
XUE Jian—yong1,HUI Wan—li1,YANG Yu—lin2
(1.Xi`an Coal Mine Machinery Co.,Ltd., Xi`an 710032;2.Huainan Mining Group,Huainan Anhui 233121)
Abstract: From the three aspects of the control system,the hardware design and the software design,the paper elaborates the PCC-based electric control system of a new coal mining ,which is developed by Xi`an Coal Mine Machinery Co.
Keywords: PCC;Coal Mining Machine;Reliability;Remote Monitoring and Fault Diagnosis
1 引言
采cai煤mei機ji是shi綜zong采cai工gong作zuo麵mian的de主zhu要yao設she備bei，它ta的de正zheng常chang運yun轉zhuan決jue定ding著zhe綜zong采cai工gong作zuo麵mian的de生sheng產chan效xiao率lv。采cai煤mei機ji的de性xing能neng是shi否fou可ke靠kao，一yi方fang麵mian取qu決jue於yu機ji械xie部bu分fen的de設she計ji與yu製zhi造zao，以yi及ji是shi否fou合he理li地di使shi用yong，另ling一yi方fang麵mian取qu決jue於yu電dian氣qi控kong製zhi係xi統tong是shi否fou完wan善shan有you效xiao。如ru果guo將jiang采cai煤mei機ji比bi作zuo人ren，機ji械xie部bu分fen就jiu是shi人ren的de四si肢zhi和he軀qu幹gan，電dian氣qi部bu分fen就jiu是shi人ren的de大da腦nao，所suo以yi，電dian氣qi控kong製zhi係xi統tong在zai采cai煤mei機ji中zhong至zhi關guan重zhong要yao。目mu前qian國guo產chan采cai煤mei機ji的de電dian氣qi控kong製zhi係xi統tong的de控kong製zhi器qi基ji本ben上shang都dou是shi各ge種zhong品pin牌pai的dePLC，雖然由PLCkongzhidecaimeijijuyoujianceheguzhangzhenduangongneng，jibennengmanzushiyongdeyaoqiu。danyouyucaimeijigongzuohuanjingelie，lingbujianduo，jiegoufuza，zhishicaimeijisijibunengjishizhangkongcaimeijidegexiangyunxingcanshu，kenengshicaimeijidaibinggongzuo，jinerchuxianguzhang，weiletigaocaimeijidekaijilv，bixuzengjiacaimeijiyuanchengjianceheguzhangzhenduangongneng。haiyou，youyuzongcaigongzuomiankuanggonglaodongqiangdutaida，jixujiangdi，bixujianlizidonghuazongcaigongzuomian，namecaimeijijiubixujuyoujiyijiegedegongneng。lingwai，youyucaimeijidiankongxiangkongjiandexianzhi，ruguocaiyongxianchangzongxian，jiangzaitigaodianqikongzhixitongkekaoxingditongshigengyouliyuanzhuangheweixiu。yaoshicaimeijijuyouyuanchengjianceheguzhangzhenduanyujiyijiegedegongneng，bingqieshiyongxianchangzongxian，ruguodianqikongzhixitongbuzuochugexin，jiuhennanmanzuxuqiu。weileshiyingfazhan，xianmeikuangjixiegongsikaifaleyibeijialaigongyezidonghuadePCC（Programmable Computer Controller）為控製器的新型電氣控製係統。
2 采煤機電氣控製係統設計
采煤機是多電動機聯動、技術要求較高的機械設備。它工作在潮濕、多塵、震動、高瓦斯的礦井，並且工況環境複雜多變，以及自身重量很大，慣性大，還要求能夠方便地操作、低故障率等，這就給采煤機電氣控製係統的設計提出了很高的要求。采煤機的電氣控製係統框圖如圖1所示。
（1）控製計算機（采用貝加萊的PCC）
控製計算機（由2003係列PCC的CPU模塊和通訊塊組成）是采煤機電氣控製係統的核心，采煤機正常工作時，變頻器的牽引方向、加減速控製、左右搖臂升降、製動抱閘的開斷、左右截割電動機的溫度監測、牽引變壓器溫度監測、牽引和截割電動機的電流采樣，以及采煤機恒功率保護、過零保護、瓦斯斷電保護、截割電動機過載保護等均通過控製計算機來實現。
kongzhijisuanjijieshoukaiguanliangshurumokuaihemoniliangshurumokuaideshuju，bingtongguokaiguanliangshuchumokuaijiangzhilingchuangeidiancifazu，tongguotongxunjiekoujiangcaimeijidecanshuchuangeixianshijisuanji，tongguotongxunjiekoujiangzhilingchuangeizhubianpinqi。
（2）開關量輸入輸出模塊
開關量輸入模塊主要接收端頭站、遙控器和控製麵板按鈕發出的指令信號。開關量輸出模塊主要將控製器的指令傳送給電磁閥組，以控製采煤機搖臂的升降、截割電動機的啟停、製動抱閘的開斷。
（3）模擬量輸入模塊
模擬量輸入模塊主要接收截割和破碎電動機的電流，牽引變壓器、截割和破碎電動機的溫度，搖臂的角度，瓦斯的濃度等模擬信號，然後送到控製計算機。
（4）顯示計算機（采用貝加萊PP係列人機界麵）
顯示計算機提供豐富且人性化的人機界麵，將以下數據信息形象地顯示給用戶。
● 采煤機控製計算機的輸入、輸出狀態
● 截割電動機、牽引電動機的電流、溫度
● 牽引變壓器的溫度
● 采煤機的牽引狀態、牽引速度
● 采煤機的工作狀態及故障信息
● 變頻器的數據、工作狀態及故障信息等
3 硬件係統設計
貝加萊的可編程計算機控製器（PCC）綜合了傳統PLC和工業PC兩者的優勢, 如前者的高可靠性、靈活的擴展性和環境適應能力，後者的多任務處理方式、高速運算能力、采用高級語言編程和開放的通訊等。PCC是目前工業領域最先進的控製技術之一，具有分時多任務處理機製、高速的運算能力、大容量內存和存儲單元以及強大的通訊組網能力。
PCC之所以能成為當今增長速度最快的工業運動控製設備，是由於它具備了許多獨特的優點。它較好地解決了工業控製領域普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經濟等問題。PCC的主要特點如下：
（1）可靠性高、抗幹擾能力強；
高可靠性是PCC最突出的特點之一，PCC的平均無故障時間（MTBF）可達幾十萬小時。由於工業生產過程經常晝夜連續，工業現場環境惡劣，各種電磁幹擾特別嚴重。針對這些情況，PCC采取了一係列措施，其主要方法是對所有輸入/輸出（I/O）接口電路均采取光電隔離，有效地抑製了外部幹擾源對PCC的影響。
（2）設計、安裝容易，調試周期短，維護簡單；
（3）模塊品種豐富、通用性好、功能強大；
（4）體積小、能耗低；
（5）強大的Automation Studio軟件開發平台
西安煤礦機械有限公司開發的MG650/1630-WD采煤機電氣控製係統，根據實際的控製要求，選用了貝加萊的下列自動化產品來構成係統：
（1） 控製計算機（即2003係列PCC）
如圖 2所示，控製計算機由7CP570.60-1和3IF722.9 組成。7CP570.60-1是2003係列的PCC，它的CPU是Celeron 300，64 MB DRAM，通訊接口有：USB、RS232、Ethernet。3IF722.9是通訊板卡，包含的通訊接口有：CAN、RS485、RS232。控製計算機通過RS485接口控製主變頻器，通過Ethernet接口和采煤機上的顯示計算機通訊，通過CAN接口和距離采煤機幾百淄獾南允炯撲慊換皇蕁?/DIV>
（2）開關量輸入輸出模塊
如圖 2所示，開關量輸入輸出模塊選用了兩塊7DM465.7，每塊7DM465.7有16路輸入和16路輸出。
（3）模擬量輸入模塊
如圖 2所示，模擬量輸入模塊根據需要選用了一塊7AT324.70，三塊7AI354.70 ，這四個模塊都插在適配器模塊7AF101.7上。每塊7AT324.70有四路溫度輸入，每塊7AI354.70有四路模擬量輸入。
（4）顯示計算機（即貝加萊的Power Panel係列人機界麵）
如圖 2所示，由於需要在兩個相距幾百米的地方都要人機界麵顯示，故選用兩個顯示計算機 4PP320.1043-31和4PP420.1043-75，其中4PP420.1043-75還具有數據傳輸中繼的功能。
4 軟件設計
PCC采用Runtimedingxingfenshiduorenwudecaozuoxitong，duorenwuchulijiushijisuanjizaitongshiqidongjigechengxushi，haikeyizaihoutaiyouxudeyunxingmouxiechengxu。yigewanzhengdeyingyongchengxutongchangshiyoujigerenwu（程序塊或子程序）gongtongzuchengde，bingbushisuoyouderenwudouxuzaitongyishijianfanweineizhixing，duiyuyixiebuxuyaojingchangzhixingderenwu，keyiqufenrenwudeyouxianji，quebaochengxunengxunsuergaoxiaodeyunxing。
PCC編程軟件Automation Studio是麵向對象的編程語言，可采用IEC61131的編程語言，以及Basic和ANSI C高級語言。
Automation Studio中集成了不同的開發工具：
● 項目的硬件配置
● 項目的軟件配置
● 圖文顯示
● 維護和診斷
● 庫和功能函數
Automation Studio中提供了很多標準的功能函數，這些功能函數大大提高了編程人員的編程速度和效率。
根據控製係統的需求和貝加萊PCC的特點，軟件設計選用ANSI C，利用PCC具有的多任務處理技術，將較複雜的控製邏輯分成八個任務來分別完成。其中幾個任務流程框圖如圖 3 ~圖 6所示。
5 結論
qianshucaimeijizaishenhuaningmeijituanmeihuajingmeikuangzongcaigongzuomiandedaolehenhaodeyingyong，chubushixianlecaimeijiyuanchengjianceheguzhangzhenduangongnengjijiyijiegegongneng。qidianqikongzhixitongwending、可靠，基本發揮出了PCC的優勢，在此基礎上采煤機電氣係統的革新還有很大的上升空間。
參考文獻：
[1] 陳伯時．電力拖動自動控製係統[M]．北京：機械工業出版社，1992．
[2] 齊 蓉．可編程計算機控製器技術[M]．北京：電子工業出版社，2006．
作者簡介：
薛建勇 男，出生於1974年，碩士，主要從事電力電子與電力傳動方麵的研究。
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