掘进机的电控系统研究毕业设计论文

掘进机的电控系统研究毕业设计论文内容摘要：

241ZS 隔爆型压扣急停按钮以及油泵电机、截割电机、二运电机、风机电机等组成了掘进机电气系统。 掘进机电气系统各电机均采用双电 压电机，工作电压为 660V 或 1140V，通过改变电机接线方式选择工作电压。 掘进机电控系统以可编程控制器 (以下简称 PLC)为核心，对油泵、截割、二运、风机四个电机的过压、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护、并具有低压漏电、瓦斯保护、水流异常等功能。 操作箱与开关箱之间通过工业上常用的 RS485 通讯，稳定性高，仅用两芯信号线便可实现对油泵、截割、二运、风机的开停以及显示各电机运行状态、截割电机负荷、工作电压和各种故障信息，大大减少了操作箱与开关箱之间的连线，操作箱电缆采用 快速接头连接方式，安装方便，可靠性高。 开关箱视窗内设有发光管能够显示 32 种故障信息，与液晶屏可以独离工作。 掘进机电气系统框图如图 所示 控 制 变 压 器水 流 量 开 关瓦 斯 传 感 器截 割 急 停总 急 停操 作 箱油 箱 油 位油 箱 油 温开 关 箱 显 示仪 表风 机 电 机二 运 电 机截 割 电 机油 泵 电 机电 铃前 级 馈 电照 明D C 2 4 V稳 压 电源可 编 程 控 制 器输 入 信号操 作 箱 显 示 信 号电源电压检测信号低压漏电开 关 箱 显 示 信 号A C 2 4 VA C 2 2 0 V / 1 2 0 V温度信号漏电闭锁信号电流信号变 频 器 掘进机电气系统原理 图 掘进机电气系统框图 主回路： 主回路主要是由隔离开关 QS、真空接触器 KM1KM阻容吸收电路RC1RC4 以及电流互感器 TA1TA12 组成。 主电路图见图。 KM1KM1.2TA1TA2TA3U11V11W1175KWM1125ARC 1KM2KM2.2TA4TA5TA6U21V21W21135KWM2250ARC 2KM3KM3.2TA7TA8TA9U31V31W3115KWM3125ARC 3KM4KM4.2TA10TA11TA12U41V41W4137KWM4125ARC 4QSA B CKA前级电源先导回路24VGX5PLC联锁门联 锁电源 联 锁U1 V1 W1阻容 吸收阻容 吸收阻容 吸收阻容 吸收油泵截割二运风机RSTUVW变 频 器粘连检测 图 掘进机电控系统主电路图 电源开关，当其闭合时主回路各接触器上端得电。 通过控制回路分别闭合真空接触器 KM1KM4，油泵、截割、二运、风机电机便可运转。 各回路利用阻容吸收电路 RC1RC4 吸收主回路过电压。 电流互感器 TA1TA12 检测各回路电流，转换成电压信号送可编程控制器，通过程序对电机进行保护，并通过显示窗和液晶屏显示故障原因。 为防止系统内部瞬间过电压冲击（主要为断路器、接触器开断产生的操作过电压）对 重要电气设备的损伤，通行的做法是在靠近断路器或接触器位置安装氧化锌避雷器（ MOA）或阻容吸收器进行冲击保护。 比较两类产品性能上的优点，氧化锌产品的优点主要在能量吸收能力强，可以用于防雷电等大电流冲击；阻容吸收器的优点主要在于起始工作电压低，可有效吸收小电流冲击对设备的影响。 在真空断路器负荷侧接人电容的作用是增加与 负载并联的电容。 这样，一方面可减小负载特征阻抗 CtLt/ ， 以减小过电压的幅值。 另一方面，可减小过 电压的的角频率 0w。 从而降低过电压的上升幅度。 接 人电阻 R 的目的在于吸收负荷回路的能量，降低高 频振荡电流的幅值，使流过真空断路器的电流不致由 于高频电流的叠加而造成弧隙中电流突降过零点，这 样可有效地防止电弧多次重燃而引起过电压。 对于电动机来说，从限制多次重燃过电压的角度 出发， R 和 C 的数值选择方法如下 : C=(1~2} 0C R=1/ 3 (1+ 0C /C) 00/CL 式中 0C 为电机的固有电容， 0L 为从电源到电机 的线路电感。 实际操作过程中， RC 取值范围为 : C=~,R=100~200Ω。 控制电源 控制电源主要是提供电控系统各等级工作电压。 控制电源原理图见图。 ～ 1 1 4 0 V～6 6 0 V+MG+MGF U 34AF U 24AF U 12AW 1 / 6 6 0KB2 4 VT 1 1T 1 0Q F 41 0 A1 0 0 ? / 5 WT9 T8Q F 31 0 AK M 6E L 2H L 1H L 2H L 32 4 V +C Z 1 82 4 V G2 4 V +C Z 1 72 4 V G3 . 3 K / 5 W1 2 0 V 1 0 0 VT7 T 6 T5 Q F 2 5 AQ F 15AK M 5E L 1 控制电源主要由电源变压器 KB、熔断器 FU1FU断路器 QF1QF漏电检测 ELK1ELK2 和接触器 KM KM6 共 同组成对 220V、 120V 和 24V 回路漏电检测并断电保护，通过按复位按钮可以重新供电。 电源变压器为 图 控制电源 原理图 1140V 和 660V 通用。 注意：根据系统工作电压切换熔断器 FU1FU2。 控制回路 控制回路是可编程控制器（简称 PLC）为核心，通过 RS485 通讯接受操作箱的控制信号，通过内部程序运算控制继电器输出，实现各电机的启动和停止。 PLC 外部接线图如图。 油 泵 启 动截 割 启 动二 运 启 动风 机 启 动油 泵 运 行 确 认截 割 运 行 确 认二 运 运 行 确 认风 机 运 行 确 认油 泵 停 止截 割 停 止二 运 停 止风 机 停 止反 相瓦 斯 断 电各 电 机 漏 电各 绝 缘 检 测其 他 故 障 保 护截 割 温 度 检 测电 源 电 压油 泵 电 流截 割 电 流二 运 电 流复 位H M I人 机 界 面K A 1K A 2K A 3K A 4警 铃指 示 灯通 信接 口+ 2 4 VLP L CMM输 入I 0 . 0I 1 1 . 7变 频 器 图 PLC 外部接线图 同时 PLC 接受电流互感器的信号、瓦斯继电器信号、漏电检测信号、KM1KM4 反馈信号、电机温度保护信号，通 过程序实现整个电控系统的保护功能。 SB1SB3 为紧急停止按钮， SB1 装在操作箱上，和设在整机油箱前侧的紧急停止按钮 SB2 一样作为总急停，按下总急停主控器端子 CZ225 无 AC220V 输出， KM5 断电，切断 220V 供电，各电机将不能启动。 截割紧急停止按钮 SB3 设在整机左侧，司机席前部，按下 SB3,截割电机将不能启动。 PLC 接受瓦斯传感器动作信号，断开 CZ21 CZ220,停前级电源。 控制回路原理图如图。 H 1 H 2K M 2 K M 3K M 1K M 4油 泵 截 割二 运风 机2 2 0 V供 电2 4 V供 电漏 电 闭锁漏 电 闭锁K M 5 K M 6 K M 7K M 8继 电 器 板H 0油 泵计 时截 割计 时K A 1 0 . 1K M 1 . 3 K M 2 . 3K A 6 . 1 K A 7 . 1 K A 8 . 1 K A 9 . 1K A 3 . 2K A 4 . 2K A 5 . 2 K A 1 1 . 1Q F 1 2E L 1 3 ( 2 2 0 V )E L 1 2 ( 1 2 0 V )E L 1 1 ( N )T 7 图 控制回路原理图 工作原理 系统送电后，液晶屏显示生产公司的信息，同时开关箱视窗内的指示灯齐亮，检查指示灯有无损坏，稍后熄灭， PLC 检测真空管是否粘连， 若正常主控器端子 CZ227 输出 AC220V， 漏检继电器 KM KM8 吸合，进行各回路漏电、粘连检测，如系统正常则按顺序进行以下操作。 信号 油泵启动前应给信号，按住开机键，主控器端子 CZ228 输出 AC120V,电铃鸣响， 两秒后电铃停止鸣响 ,液晶屏将自动切换至电机启动画面，此时才允许启动油泵电机。 油泵未启动再次按开机键，液晶屏又返回至 开机画面。 油泵启动、停止 进入电机启动画面后，液晶屏仅显示油泵电机的状态信息“油泵停止”。 瞬时按油泵按键，主控器端子 CZ221 有 AC220V 输出，控制接触器 KM1 吸合，其常开触点 闭合，接通油泵计时表 H1,油泵开始计时。 同时常开触点 闭合，通过主控器端子 CZ27 输入至主控器 ,主控器检测到此信号认为油泵启动，否则将发出油泵启动失败的故障信息，按复位键复位。 油泵启动后状态信息将变为“油泵运行” ，液晶屏右列第一个指示灯（第一为油泵指示，第二为截割，第三为二运 ， 第四为风机） 由空心变为实心， 同时液晶屏上依次显示 “截割停止”、 “二运停止” 、 “风机停止” ，此时三台电机才允许启动。 再次瞬时按油泵按键，主控器控制接触器 KM1 断开， 断开，主控器检测到输入信号断开，认为电机已停止，粘连检测回路投入，此时若检测到真空管下端带电，认为真空管粘连，发出“油泵粘连”故障信息。 油泵电机正常停止后， 液晶屏再次显示油泵启动前的画面信息。 截割启动、停止 油泵电机启动后，瞬时按截割按键，主控器启动定时器（定时时间分 5 秒、10 秒、 15 秒、 20 秒、 25 秒可调）工作，同时主控器端子 CZ228 输出 AC120V,电铃鸣响，截割开始启动前预警。 液晶屏上截割状态信息变为“截割预警”。 定时时间到， CZ228 断开 AC120V,电铃停止，同时液晶屏上截割 状态信息变为“截割待启” ，此时截割电机处在等待启动状态，在此状态下再次按下截割按钮，主控器端子 CZ222 输出 AC220V，接触器 KM2 吸合，截割电机启动，其常开触点 闭合，接通截割计时表 H2，截割开始计时。 常开触点 闭合， 通过 CZ28 输入至主控器， 主控器检测到此信号认为截割已启动，否则发出截割启动失败的故障信息，按复位键复位。 截割启动后状态信息将变为“截割运行” ，右列对应的指示灯由空心变为实心。 再次瞬时按截割按键，主控器端子断开 AC220V,接触器 KM2 断开， 断开，主控器检测到输入信号断开，认为电机已正常停止，粘连投入检测，不正常发出“截割粘连”故障信息。 截割停止后状态信息显示“截割停止”。 按下位于机器左侧的截割急停按钮，截割将不能启动或运行中立即停止，截割状态行显示“按复位键复位” ，再次启动截割须按复位键复位。 二运启动、停止 油泵电机启动后，瞬时按二运按键，主控器端子 CZ223 输出 AC220V,接触器 KM3 吸合，常开触点 闭合，通过 CZ29 输入至主控器，主控器检测到此信号认为二运电机已启动，否则发出二运 启动失败的故障信息，按复位键复位。 二运启动后状态信息变为“二运运行” ，右列对应的指示灯由空心变为实心。 再次瞬时按二运按键，主控器端子 CZ223 断开 AC220V,接触器 KM3 断开， 断开，主控器检测到输入信号断开，认为二运电机已正常停止，粘连投入检测，不正常发出“二运粘连”故障信息。 二运停止后状态信息显示“二运停止”。 风机启动、停止 油泵电机启动后，瞬时按风机按键，主控器端子 CZ224 输出 AC220V,接触器 KM4 吸合，常开触点 闭合，信号通过 CZ210 输入至主控器，主控器检测到此信号认为风机电机已启动，否则发出风机启动失败的故障信息， 按复位键复位。 风机启动后状态信息变为 “风机运行” ，右列对应的指示灯由空心变为实心。 再次瞬时。