基于PLC的掘进机电控系统设计张宏强.docx

　第 11 期工 矿 自 动 化No .11 　2009 年 11 月Industry and M ine A utomationNov .2009 文章编号 :1671-251X(2009)11-0106-03基于 PLC 的掘进机电控系统设计张宏强, 贾存良, 薛 婷(中国矿业大学信电学院 ,江苏徐州 221008)　　摘要 :针对传统的掘进机继电器-接触器控制系统存在可靠性差 、故障率高 、维护困难、维护费用高的问 题,提出了一种基于 PLC 的掘进机电控系统的设计方案 ,详细介绍了电控系统的组成、工作原理、系统硬件 和软件的设计。关键词:掘进机 ;电控系统;PLC 控制 ;故障指示　　中图分类号 :TD631 文献标识码:B0 引言掘进机工作环境复杂、恶劣, 控制任务繁琐、要 求严格。当前仍有不少掘进机控制系统采用传统的 继电器 -接触器控制 ,存在可靠性差、故障率高、维 护困难、维护费用高、维护工作繁重等问题。针对继电器 -接触器控制系统的缺点, 笔者提 出了一种基于 PLC 的掘进机电控系统的设计方案 , 以某公司的掘进机系统为例, 介绍了西门子 S7-300 PLC 在掘进机电控系统中的应用。基于 PLC 的掘进机控制系统具有可靠性高、故障率低、维护简 单、检修费用低等优点,大大提高了煤矿企业的生产 效率和经济效益。1 基于 PLC 的掘进机电控系统机由 1 台电机驱动。整个系统共有 5 台电机。电控 系统采用 1 台 PLC 控制,如图 1 所示。图 1 基于 P LC 的掘进机电控系统组成结构图1 .2 工作原理基于 PLC 的掘进机电控系统工作原理如图 2 所示。PLC 上电运行后 ,接收各故障输入点给出的 信号,信号电平为 +24 V, 如果无故障, 则闭合主回 路 ,同时检测各输入点状态, 即接收各个控制信号。1 .1 系统组成　　基于PLC的掘进机电控系统由升降油缸 、回转 油缸、切割头伸缩、上下、左右回旋、洒水、右支撑等 12 个电磁阀组成, 电磁阀的油泵由 1 台电机驱动 , 切割头高低速运行分别由2台电机驱动 ,第二输送收稿日期:2009-06-23作者简介:张宏强(1984-), 男, 中国矿业大学信电学院 2007 级 硕士研究生, 主要研究方向为控制理论与控制工程, 现主要从事P LC 和嵌入式系统的设计研究工作。 E-m ail :23225h ong @163 .comPLC 程序对各个输入信号进行分析处理, 并按照系统控制方案输出控制信号, 以达到控制电机启停、故 障诊断与保护以及状态指示的目的。同时 ,HM I(人机界面装置)通过读取 PLC 中的相关标志位 ,实时地对系统运行状态进行监控指示。2 系统硬件设计该系统硬件由输入、输出电路、PLC 以及人机 界面组成,如图 3 所示。[ 2] 张 宁.M C68L K332 单片机结构与应用[ M] .北京:[ J] .机械与电子, 2008(1):17-18 , 54.北京航空航天大学出版社,2003.[ 6] 陈 鹏, 张爱民, 李 杰.基于以太网控制器 CS8900A[ 3] 赵宝健.远程机电控制 Internet 接口单元的研究与同嵌入式系统的网络互连[J] .电子工程师,2002(12).设计[D] .兰州:西北工业大学,2005.[ 7] 刘书明, 罗军辉.双口 RAM 在 DSP 处理系统中的应用[ 4] 梁 瑾.基于以太网的网络控制系统的研究[ D] .[ J] .国外电子元器件, 2002(11):64-66.天津:天津大学,2004.[ 8] 张凤均.L abW indows/CV I 开发入门和进阶 [ M ] .[ 5] 杜新虎, 韩芝侠 .嵌入式远程网络化电机控制系统设计北京:北京航空航天大学出版社,2001.2009 年第 11 期张宏强等 :基于 PLC 的掘进机电控系统设计· 107·模拟量输入电路, 这 4 路模拟量由变送装置转换为标准信号输入到 PLC 。PLC 主要是对输入信号进行处理 ,并输出控制信号,达到控制系统的目的。输出电路中 KA1 、KA2 、KA3 、KA4 分别为控制油泵电机、切割低速电机、切割高速电机、第二输送机电机的接触器线圈。PLC 通过 I/O 点的输出对这些接触器进行控制, 从而达到控制各个电机的目的。此外 ,输出电路还包括电机运行指示灯和各种故障状图 2　基于 P LC 的掘进机电控系统工作原理图态指示灯。PLC通过这些指示灯指示电机的运行状态和各种故障状态。同时输出电路还包括 HM I 人机界面。H M I 人机界面主要是对系统的各个状态 和输入输出信号以及故障状态、故障记录进行现场 监控。3 系统软件设计由于 PLC 采用的是西门子公