隨著現(xiàn)代采煤技術的飛速發(fā)展，煤炭的產(chǎn)量不斷提高，用電量成倍增長，使得用電設備逐漸向大型化、連續(xù)化和自動化方向發(fā)展，因此對真空電磁啟動器的要求越來越高。為了使真空電磁啟動器具有智能保護功能、多種控制方式、簡單的結構和方便的操作界面，從最初的繼電器控制系統(tǒng)到單片機控制系統(tǒng)，人們對真空電磁啟動器的控制系統(tǒng)一直在進行改進。近幾年來，人們將PLC應用在饋電開關的控制系統(tǒng)中，取得了很好的效果。 本文介紹杭州和利時公司自主研發(fā)的HOLLiAS LM系列PLC在六路礦用本質(zhì)安全型真空電磁啟動器中的應用。這種真空電磁啟動器主要應用于含有爆炸性氣體和煤塵的礦井綜合開采工作面，在交流50Hz、額定電壓1140V或660V、額定電流400A及以下的線路中，作為低壓供電系統(tǒng)的啟動器。采用基于HOLLiAS LM系列PLC的控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)過載、短路、缺相、漏電等保護功能，系統(tǒng)的可靠性高，性能穩(wěn)定，控制方式靈活多樣，能夠在井下高瓦斯區(qū)域安全可靠地驅(qū)動電機工作。 電磁啟動器控制系統(tǒng)的主要功能 電磁啟動器采用以PLC為核心所組成的控制系統(tǒng)，完成信號的采集和控制。根據(jù)不同的控制方式，PLC對主回路的通斷進行控制。當故障發(fā)生時，PLC控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)綜合保護，并顯示故障狀態(tài)。 6路電磁啟動器具有6個真空交流接觸器（CKJ），將其組合成3個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)的控制方式分為單臺控制、延時控制、單回路雙速控制、相互組合雙回路雙速控制等4種情況。再將這3個系統(tǒng)的控制方式根據(jù)需要進行組合，這樣，電磁啟動器的控制方式一共有71種。根據(jù)這71種控制方式的不同，PLC控制主回路的通斷。 實現(xiàn)綜合保護功能的電路主要包括漏電閉鎖電路，以及粘管、過載、短路、斷相等保護電路。漏電閉鎖電路主要由檢測電源板、漏電閉鎖繼電器和傳感器等組成。電磁啟動器將漏電檢測信號送入模擬量輸入模塊，完成漏電檢測。當設備絕緣水平下降到漏電閉鎖動作值時，PLC產(chǎn)生并輸出閉鎖信號，閉鎖啟動器。傳感器將電流互感器采集的三相線電流信號送入模擬量輸入模塊，PLC判斷該電流信號的大小，對電動機進行過載、短路、斷相等保護。當開關停止時，或真空接觸器的真空管發(fā)生三相觸頭粘連不能斷開時，PLC在2秒鐘內(nèi)會發(fā)出信號，使上級饋電開關跳閘。 PLC控制系統(tǒng)硬件選型 在6路礦用本質(zhì)安全型真空電磁啟動器控制系統(tǒng)中，根據(jù)24個電流傳感器和1個電壓傳感器所采集到的模擬信號的變化，并結合不同的控制方式，可以控制6個主接觸器，并對故障、閉鎖、開車預警等繼電器的通斷進行控制，使得電機能夠安全、準確地運行。 根據(jù)統(tǒng)計，PLC控制系統(tǒng)的I/O點共有61個，其中開關量輸入點17個，開關量輸出點19個，模擬量輸入點25個，沒有模擬量輸出點。根據(jù)輸入和輸出的要求，本系統(tǒng)的控制器選用和利時公司具有自主知識產(chǎn)權的HOLLiAS LM系列PLC，I/O點分配表如表1所示。 [align=center] 表1 PLC控制系統(tǒng)的I/O點分配表[/align] 根據(jù)輸入和輸出點的統(tǒng)計，本控制系統(tǒng)的模擬量輸入比較多。由于大部分品牌的小型PLC只有4通道模擬量輸入模塊，如果采用4通道模擬量輸入模塊，則至少需要7個模塊，那么就很有可能超過一個CPU模塊所能支持的擴展模塊的數(shù)量。這樣，就必須采用兩個CPU模塊，從而增加了系統(tǒng)硬件的數(shù)量，提高了系統(tǒng)集成的成本。 但是，在和利時公司HOLLiAS LM系列PLC的系列產(chǎn)品中，有8通道模擬量輸入模塊，因此上面的這個問題就變得簡單了?？紤]到此系統(tǒng)需要一定的備用I/O點，CPU模塊選擇帶有24點開關量的LM3107，其它擴展模塊的選擇如表2所示。PLC的人機界面選用HITECH觸摸屏。這些配置完全能夠滿足系統(tǒng)的要求[1][2]。 [align=center] 表2 PLC控制系統(tǒng)的模塊選型[/align] PLC控制系統(tǒng)軟件設計 PLC控制系統(tǒng)的可以對電磁啟動器進行智能控制與顯示，具有過載、短路、漏電閉鎖、斷相和真空管粘連等保護功能，可以進行狀態(tài)參數(shù)的設定、保存和統(tǒng)計，對于故障參數(shù)可以顯示和記憶。從控制系統(tǒng)的主要功能出發(fā)，為了增加程序的可讀性，減少程序代碼，PLC程序采用主程序調(diào)用子程序和功能塊的程序結構。PLC程序由1個主程序、9個子程序和7個功能塊組成，其調(diào)用關系如圖1所示，各個子程序和功能塊所實現(xiàn)的功能如表3所示。程序代碼所占用的內(nèi)存空間為55K。 [align=center] 圖1 程序調(diào)用關系圖[/align] [align=center] 表3 子程序和功能塊所實現(xiàn)的功能[/align] 本系統(tǒng)采用HITECH觸摸屏作為人機界面。出于對安全的考慮，觸摸屏被封裝在鐵柜中，只能通過金屬按鈕操作觸摸屏上固定位置的功能鍵，這樣難免要增加一些選擇頁面。本系統(tǒng)觸摸屏程序頁面共有130多頁。圖2和圖3是系統(tǒng)的兩個主界面，其中圖2是系統(tǒng)運行時顯示的主界面，圖3是系統(tǒng)操作時顯示的主界面。 [align=center] 圖2 系統(tǒng)運行時顯示的主界面[/align] [align=center] 圖3 系統(tǒng)操作時顯示的主界面[/align] 結論 采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)真空電磁啟動器的控制，由于機械接觸點很多，接線復雜，參數(shù)調(diào)整不方便，而且機械接觸點的工作頻率低，容易損壞，可靠性差，安全系數(shù)低。采用單片機控制器雖然可以減少接線，可靠性和安全性有所提高，但由于單片機本身的抗干擾能力差、不易聯(lián)網(wǎng)、信息集成度不高和分級分步式結構的局限性，因此，越來越不能滿足復雜多變的智能控制要求。在本文中，將和利時公司HOLLiAS LM系列PLC應用于真空電磁啟動器的控制系統(tǒng)中，增加了許多附加功能，達到了智能控制的目的，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，同時降低了產(chǎn)品的成本。