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1、掘進機控制系統(tǒng)設(shè)計
摘要：以掘進機為研究對象，針對其控制系統(tǒng)的設(shè)計開展分析研究。在分析掘進機控制系統(tǒng)智能優(yōu)化必要性的根底上，從總體設(shè)計、數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計、邏輯控制模塊設(shè)計三個角度分別對掘進機控制系統(tǒng)的構(gòu)成進行全面分析，以期為掘進機操作更加高質(zhì)、高效的開展提供一定理論支撐。
關(guān)鍵詞：掘進機;控制系統(tǒng);設(shè)計分析
引言
伴隨現(xiàn)代科技的持續(xù)進步，煤礦井下生產(chǎn)掘進設(shè)備的控制手段逐漸完善，掘進機控制系統(tǒng)具備自我保護、控制等根底功能外，還兼具遠程遙控、故障自我診斷等諸多成效，同時設(shè)備操作的可靠性與穩(wěn)定性也大幅增加?，F(xiàn)代化的掘進機控制系統(tǒng)可處理模擬量信號通?？煞譃?/p>
2、周期交流信號和標(biāo)準(zhǔn)模擬信號兩大類，但在模擬量信號處理前，系統(tǒng)DSP〔數(shù)字信號處理裝置〕需要先對信號進行AD〔模數(shù)〕轉(zhuǎn)換。常規(guī)轉(zhuǎn)換方式存在周期長、效率低、速度慢等缺乏，對掘進設(shè)備的有效操作造成了一定影響。而CPLD〔復(fù)雜可編程邏輯器〕作為一種結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、運算速度快的新型信號處理器件，可以極大地增強DSP對外設(shè)的訪問成效，從而增加系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的搜集效率，同時CPLD系統(tǒng)對傳統(tǒng)邏輯器件的取代可以實現(xiàn)邏輯功能的整合，使得系統(tǒng)電路組成進一步簡化，這對于掘進機更加高效、高質(zhì)的操作有著積極意義【1】。
1掘進機控制系統(tǒng)總體設(shè)計分析
圖1所示即為掘進機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成框架圖，各
3、主要構(gòu)成單元分析如下。
微機控制單元為整個掘進機控制系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點，擔(dān)負著數(shù)據(jù)搜集、結(jié)算、分析和存儲等諸多核心功能。此次所使用主控芯片信號為TMS320是一款具備高效數(shù)字處理功能和嵌入控制功能的芯片，同時其還配設(shè)有多款標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)裝置，能夠為整個掘進機操控的達成提供良好的保障【2】。
系統(tǒng)中的CPLD數(shù)據(jù)采集模塊主要用于對模擬量信號的搜集和相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換。此次設(shè)計中選取信號為MAXE1的處理芯片，該芯片具備高效的邏輯編程解決功能，對于系統(tǒng)的高速操作有著良好的適應(yīng)性。整個芯片內(nèi)部囊括信號輸入與輸出、邏輯列陣等多個模塊。
邏
4、輯控制模塊功能在于確保掘進機控制系統(tǒng)的各項邏輯功能有效達成。此次設(shè)計中選用型號為EPMSLC的芯片，整個芯片具有2000多個邏輯門與80多個引腳。在使用中如果需要對控制系統(tǒng)增設(shè)全新的邏輯操作，只需對CPLD內(nèi)部程序進行一定的修改即可，無需對硬件進行改動【3】。
該模塊用于對外接設(shè)備開關(guān)量信號的輸入與輸出，其選用繼電器與光電隔離器對信號實施電平轉(zhuǎn)換與隔離，從而確保通信具備良好的瞬間抗干擾性能，提升通訊的有效距離。
2CPLD數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計分析
借助CPLD數(shù)據(jù)采集模塊能夠同時將多個AD轉(zhuǎn)換單元映射至DSP地址空間內(nèi)，從而實現(xiàn)多通道
5、AD轉(zhuǎn)換作業(yè)的同步操作為整個掘進機控制系統(tǒng)的操作提供動態(tài)的采用通道選擇。下頁圖2所示即為數(shù)據(jù)采集模塊的硬件構(gòu)成框架示意圖。由下頁圖2的分析可知，所謂的信號變換概指借由精密度極高的互感裝置與放大電路，實現(xiàn)電壓、電流等電量信號轉(zhuǎn)換為可控的電壓信號。雙四選一概指借由多個開關(guān)通道確保電壓和電流兩者的采樣可以同步開展，從而有效躲避電壓與電流不同步情況時存在的角度差問題，實現(xiàn)各個系統(tǒng)功率因數(shù)精準(zhǔn)度的增加。低通濾波裝置功能在于對信號的輸入頻率進行調(diào)整，確保其頻率最大值不高于采樣頻率的一半。采樣保持概指通過設(shè)備調(diào)節(jié)使得模擬信號的輸入值可以再AD轉(zhuǎn)換作業(yè)過程中不會發(fā)生波動。多路轉(zhuǎn)換裝置的功能在于可以使多個模擬量
6、信號同用同一個轉(zhuǎn)換模塊。
DSP借由外部中斷實現(xiàn)對CPLD的啟動，進而再實現(xiàn)對掘進機控制系統(tǒng)的操作控制。當(dāng)CPLD確定AD轉(zhuǎn)換過程結(jié)束，便會將DSP外部中斷連接至高電平，從而實現(xiàn)對AD轉(zhuǎn)換結(jié)果的有效讀取。其數(shù)據(jù)采樣流程示意圖如下列圖3所示。其中，通過CPLD實現(xiàn)對多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的選通操作。AD轉(zhuǎn)換裝置同采樣保持裝置將的轉(zhuǎn)換順序由多路轉(zhuǎn)換開關(guān)操控完成。AD轉(zhuǎn)換裝置借由CPLD狀態(tài)機實現(xiàn)有效操作。也就是說將AD轉(zhuǎn)換作業(yè)換分為四個狀態(tài)，其分別為ST0、ST1、ST2、ST3，相互間關(guān)系如圖4所示。其中ST0代表AD轉(zhuǎn)換處于初始狀態(tài)；ST1代表AD轉(zhuǎn)換處于選通狀態(tài)；ST2代表A
7、D轉(zhuǎn)換作業(yè)完畢；ST3代表對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進行讀取【6】。
3邏輯控制模塊設(shè)計分析
邏輯控制借由一個CPLD芯片替換傳統(tǒng)的多個標(biāo)準(zhǔn)邏輯元器件，從而達成對多個邏輯功能的集成，實現(xiàn)控制系統(tǒng)電路簡化的目標(biāo)。圖5為邏輯電路結(jié)構(gòu)示意圖。
4結(jié)語
掘進機作為煤礦生產(chǎn)作業(yè)連續(xù)、高效開展的關(guān)鍵設(shè)備，其運行質(zhì)量對礦井生產(chǎn)的整體經(jīng)濟效益的提升有著積極作用?；诖?，礦井管理者應(yīng)將對掘進機的管理作為煤礦設(shè)備管理的核心之一，組織專業(yè)技術(shù)力量，結(jié)合礦井實際的情況研發(fā)具有針對性的智能化控制系統(tǒng)，從而為礦井生產(chǎn)效益的提升和礦井持續(xù)開展提供支撐。
參考文獻
【1
8、】高俊嶺，歐陽名三，朱成杰.新型掘進機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計.煤炭科學(xué)技術(shù)，2021〔10〕：96-99.
【2】盧軍，李振璧，曹明明，等.基于STM32的掘進機控制系統(tǒng)設(shè)計.煤礦機械，2021〔1〕：265-267.
【3】呼守信.基于DSP及CPLD的掘進機控制系統(tǒng)設(shè)計.工礦自動化，2021〔3〕：55-57.
【4】井樂.掘進機自動成型控制系統(tǒng)研究.西安：西安科技大學(xué)，2021.
【5】劉美俊，林明星，鈕恒，等.掘進機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與維護.煤炭工程，2021〔11〕：131-133.
【6】王紅.懸臂式掘進機自動控制系統(tǒng)設(shè)計.工礦自動化，2021〔9〕：68-71.
【7】曹輝.新型掘進機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計探析.技術(shù)與市場，2021〔6〕：159-160.
掘進機控制系統(tǒng)設(shè)計
