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可编程控制器PLC在矿用掘进机电气系统中的应用 摘要：以plc控制器为核心的掘进机电气控制系统抗振性能好，可靠性高，体积小，集控制与保护为一体，适用于长期恶劣的工作环境。 关键词：plc控制器 中图分类号：tp273.5 文献标识码：a 文章编号：1007-9416(2012)02-0181-01 1、概述 掘进机是机、电、液多学科一体化的产品，集切割、装运、行走多功能于一体，电气控制系统是掘进机最重要的组成部分。由于掘进机工作时具有振动性，同时它工作在温度高、湿度大、高粉尘、高瓦斯和高电磁干扰环境下，几乎所有对自动控制系统不利的工作条件在掘进机使用中都存在，能在恶劣环境下可靠工作是掘进机电控系统要解决的关键技术。开发先进的高性能、高可靠性的掘进机电控系统，对掘进机的整机来说具有非常重要的意义。根据对掘进机整体功能及工况的分析，我公司设计出具有控制、保护及通信一体化的plc电气控制系统。该plc系统以日本松下fpg-c32型cpu模块和fp0-e8x型扩展模块及fp0-a08型a/d转换模块为主要控制器件，附加一些相关电路组成。在交流50 hz、1140/660 v供电系统中，主要对各工作电机(切割电机、油泵电机、装运电机和风机等)进行启动、停止、正反转控制，并对各电机和控制回路进行必要的保护，配合液晶彩屏显示器实时显示各电机和控制回路的工作状态及故障状态。 2、plc控制电路的设计 2.1 掘进机对plc控制系统的具体要求如下 1)在启动油泵电机前，系统先对切割高速或低速电机、油泵电机、装运电机、风机进行漏电闭锁检测，如有漏电现象，则分别对各个电机进行检测，确定并显示漏电的电机；2)在具备开机条件的情况下按住电铃进行启动预警以保证作业安全；3)首先启动油泵电机，当油泵电机启动后才能启动其它电机，但风机不受油泵回路控制；4)当启动切割电机时要注意高低速之间的转换，在电路和程序设计时，切割电机的高速和低速之间要能实现互锁；5)装运电机正转为长期运行，反转为点动，正、反转在电路和程序设计时要能实现互锁，可随意启停；6)当切割高速（低速电机）或其它电机出现过热、过载、短路、断相等故障时，或控制回路出现故障时，plc应能及时保护，使交流接触器在规定的时间内跳闸，并能在显示屏上显示对应的故障画面。 2.2 plc控制系统应具备的功能 plc控制器是一种集可编程控制、开关量输入、模拟量输人 a/d模块、继电器输出等功能于一身的高性能控制器。其功能如下: 1)内部含有数个16位高性能微处理器和超大容量的内存空间，并具有较强的数字处理能力；2)逻辑控制功能非常强大，以前用各式各样的模块和继电器很难解决的问题，用该控制器可以非常轻松地完成；3)输人/输出(i0)设计：做为开关量可直接输入，做为模拟量输入时，比如热敏电阻、油温油位、漏电检测信号和变送器的电压或电流信号，可通过单片机处理电路处理后接输入端子进行软件编程设定，输出基本采用继电器输出；4)当系统信号传输距离较远或节点较多时可以使用多个控制器组网，节省接线，可靠性大大提高，并且灵活性和可扩展性大大加强；5)霍耳元件电流、电压传感器分别采集回路电流及电压信号输入plc控制器，通过编程实现对电机的过流、过载、断相、漏电检测以及电源的过压及欠压等保护作用。 2.3 plc控制系统的工作原理 控制回路以plc控制器为核心，通过rs232接受各输入元器件的状态信息，并通过编程计算，对所控制的元器件发出动作指令，实现对设备的逻辑控制。为了扩大plc的输出触点容量，在控制回路中增设了小型直流继电器。安装在本安型操作箱上的转换开关有自动复位式和自锁式两种，它们作为控制器的指令输入给plc。plc控制系统对各电机的欠压、过压、过载、过流、电机及其电缆的漏电闭锁进行监控和保护，并具有低压漏电、油温超限和瓦斯监控等保护功能。霍耳元件传感器是plc控制系统的重要组成部分，给plc中的a/d转换模块提供电流监测信号、电压监测信号。plc与本安型操作箱上液晶显示屏通信，显示出系统正常工作时的电压、各电机的工作电流及运行、故障状态等。plc控制系统使用rs232传输总线与本安型操作箱通信，实现各种控制、保护及显示功能，可以减少大量接线，连接方式为插接式，拆装方便；液晶彩屏显示器以图表、数字、汉字形式显示，显示内容丰富。其电气控制原理示意图如图1所示。 3、系统程序设计 根据掘进机对plc控制系统的具体要求，系统程序分为控制程序设计和保护程序设计，两种程序设计的流程图如图2和图3所示。 4、结语 以plc控制器为核心的掘进机电气控制系统抗振性能好，可靠性高，体积小，集控制与保护为一体，适用于长期恶劣的工作环境。在完全满足掘进机的各种控制功能情况下，还能够实时显示整机的运行状态，并能在系统出现故障时，立刻显示对应的