CANBUS總線在組合開(kāi)關(guān)及其監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

付曉

(三一重型裝備有限公司研究本院，遼寧 沈陽(yáng) 110027)

1 引言

隨著電子數(shù)字電路的快速發(fā)展，現(xiàn)在煤礦中使用的組合開(kāi)關(guān)主要是以單片機(jī)、PLC為核心的控制系統(tǒng)，以各種傳感器、保護(hù)模塊等為檢測(cè)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流、過(guò)載、斷相保護(hù);組合開(kāi)關(guān)配有顯示器可以對(duì)各個(gè)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等，取代了以往功能簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體控制元件、單獨(dú)綜合保護(hù)器等分立的保護(hù)系統(tǒng)，組合開(kāi)關(guān)的功能和性能都得到了很大的提高，現(xiàn)在綜采工作面自動(dòng)化程度越來(lái)越高，將整個(gè)綜采工作面的采煤設(shè)備聯(lián)動(dòng)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)采煤、支護(hù)、運(yùn)輸全面自動(dòng)化是今后煤礦向高產(chǎn)、高效、高安全的發(fā)展方向。多功能組合開(kāi)關(guān)是實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制的不可缺少的電控設(shè)備。

2 組合開(kāi)關(guān)的現(xiàn)狀

組合開(kāi)關(guān)是煤礦井下綜采工作面和膠帶機(jī)用大功率、多驅(qū)動(dòng)、組合式啟動(dòng)設(shè)備，應(yīng)用在AC1140/660V，頻率50Hz的供電系統(tǒng)中，多回路智能組合開(kāi)關(guān)有4個(gè)或更多個(gè)輸出回路，(以4回路智能組合開(kāi)關(guān)為例)可同時(shí)控制四臺(tái)三相單速單繞組或二臺(tái)三相雙速雙繞組的交流電動(dòng)機(jī)。4個(gè)輸出回路之間可任意組合，單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、順動(dòng)等，具有起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)及雙速切換等控制功能，每個(gè)回路都具有過(guò)載保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、斷相保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等多種保護(hù)功能。具有遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場(chǎng)控制兩種操作方式。現(xiàn)在煤礦對(duì)綜采工作面的自動(dòng)化要求越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)采煤面各個(gè)電器設(shè)備互相聯(lián)動(dòng)的功能，要求程度越來(lái)越高。如何選擇網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以及通訊協(xié)議對(duì)于實(shí)現(xiàn)各個(gè)電氣設(shè)備聯(lián)動(dòng)功能至關(guān)重要。下面介紹一種基于CAN總線通訊網(wǎng)絡(luò)的組合開(kāi)關(guān)，CAN總線的傳輸速度、傳輸距離等都符合實(shí)現(xiàn)要求。

3 CANBUS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

“CAN”全稱“Controller Area Network”即控制局域網(wǎng)，Canbus總線是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有很高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到10km時(shí)，CAN仍可提供高達(dá)50Kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。Canbus總線具有很高的實(shí)時(shí)性能，因此，CAN已經(jīng)在汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制、安全防護(hù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。CAN具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，使人們樂(lè)于選擇。這些特性包括:

(1)低成本;

(2)極高的總線利用率;

(3)很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離(長(zhǎng)達(dá)10km);

(4)高速的數(shù)據(jù)傳輸速率(高達(dá)1Mbit/s);

(5)可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文;

(6)可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制;

(7)發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā);

(8)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能;

(9)報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來(lái)指示功能信息、優(yōu)先級(jí)信息。

由于Canbus總線所具有的優(yōu)越性正適合井下惡劣的工作環(huán)境。

圖1是基于Canbus總線通訊的多回路智能組合開(kāi)關(guān)及其監(jiān)控系統(tǒng)，可配備多個(gè)分站監(jiān)控箱實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面各電機(jī)及減速機(jī)(特別是刮板運(yùn)輸機(jī))運(yùn)行情況進(jìn)行控制及監(jiān)測(cè)。

圖1 系統(tǒng)框圖

圖2 組合開(kāi)關(guān)CANBUS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓展圖

4 CANBUS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

組合開(kāi)關(guān)整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)采用CANBUS通訊網(wǎng)絡(luò)，控制系統(tǒng)采用芬蘭EPEC控制器，EPEC 4G系列產(chǎn)品具有高的抗震動(dòng)、大溫度變化和潮濕等條件下仍能可靠的工作，輸入引腳配置功能強(qiáng)大，符合AI、DI、PI等輸入信號(hào);輸出DI、PWM信號(hào)能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥。其網(wǎng)絡(luò)搭建只需配置好主、從節(jié)點(diǎn)即可。

5 結(jié)束語(yǔ)

CAN總線以其高性能、高可靠性及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們的重視，在掘進(jìn)機(jī)上CANBUS總線已經(jīng)被應(yīng)用，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)。CANBUS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)良的可擴(kuò)展性及高速的傳輸數(shù)率等特點(diǎn)，使的網(wǎng)絡(luò)功能更加強(qiáng)大，相信不久將在井下各通訊設(shè)備上廣泛應(yīng)用。

［1］任葆銳，王虹.煤及半煤巖巷道掘進(jìn)設(shè)備技術(shù)發(fā)展及思考［J］.煤礦機(jī)電，2000.5.

［2］鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京航空航天大學(xué)出版社，2002.3.

［3］郭晉.基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［C］.北京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2001.