基于CAN现场总线的煤矿非用即停电源控制装置设计.pdf

电气工程与自动化Di*q i Go ng c heng yu Zido ng hua 基于CAN现场总线的煤矿非用即停电源控制装置设计 龚柏宇，马 伟陈志峰郭 辉徐立军 （1.（1.新疆金川集团塔什店煤矿,新疆巴音郭楞841000841000； 2.2.新疆工程学院,新疆乌鲁木齐830091830091） 摘要摘要煤矿设备在停止工作时电源系统依然待电，使得供电线路处于有电状态,存在电气安全风险。鉴于此，利用CANCAN现场总线 技术，实现在煤矿井下设备停止运行时上级电源立停电，设备启动工作时电源立 电，做到了上级电源非用即停、用电 。 关键词关键词现场总线；用 停；用电 ；电源控制 0引言 随着煤矿机械化、自 化设备的广泛使用，煤炭生 有 ，煤矿煤 电量及电气设备使用 ，于 设备 ，煤矿供电线路 设备电 电、电 险 w 目，煤矿 用电 线路设备 电， 于 ，于电 作 ，在强电 电 化的 ，电 作现时有 ，电保护 止电 的 供电安全事叭 工作 的 ，煤矿 供电线路和设备有约1/3时 处于设备 停、供电线路待电状2“。 于煤矿 工作 ， 的电线路设备必然 电、设备电、出现短 路 甚至导致 的险；时，线路设备长期 电也缩短了其使用寿命。鉴于此，本项目就源头降低触电 险， 煤矿 供电 进了分析研7w 为解决上述技术问题，项目组应用CAN现场总线技术，设 计研制了一种结构简单 的 用电安全 煤矿 用 停电源控制 ，获得国家发明专利，专利 号ZL 2013 1 0516475.1 „ 1煤矿非用即停电源控制装置工作原理 煤矿用停电源控制 CAN现场总线的低 电压、抗 远距离数通信特性，进负载与电源 之的数传输 帝叽制系统示意图如图1所示,控制装 置由负载制器、电源制器组成。 1 一负载磁力启动器；2停止按钮3动按钮 4电源开关；8负载控制器；9电源控制器。 图1控制系统G意图 （1）负载控制器负责控制信号的发送及接收w安装在负 基金项目支持基金项目支持新疆维吾尔自治区科技厅科技支疆项目计划 （2019E0234（2019E0234） 载力 器内，本安型电池供电，包括制模块 按 钮停止按钮； 按钮与负载力 器的 开关并联 且机械随，停止按钮与负载力 器的停止开关串联且 机械随；负载控制器在 d停止）按钮按下时 出 j（停 止）信号，通过现场总线传输至电源制器，发出启动（停止） 信号，如图1所示。 （2）电源 制器安 在电源开关箱内，与负载 制器通 过CAN现场总线连，在设备 时，负载控制器 出 信 号,通过微处理器转变为CAN现场总线规定的信号，经过总线 ，电源制器收 信号，通过微处理器处理，输出 制信号， 电源开关 ，对负载输出动力电流w 在设备停止时，按下负载力 器停止开关，负载控制 器电源制器出停止信号，过总线传输，电源制器 收到信号，制电源开关 ，断开电源开关电源w 本设计使得煤矿 设备停时，供电线路时停 电， 设备 时，电源线路 供电，现了电源的非用 停，供电 过的 供电转为 型按 供电， 供电安全程度，减少电 的 ；同时 降低了电源的冗余成本,减少了供电系统的待机功耗w 负载控制器通过CAN现场总线与电源控制器进行网络通 信,在煤矿 求制系统足本安全 ，求信号电压 低、抗 远距离传输。微处理器PIC18 F458内部具有CAN模 块,CAN现场总线 在煤矿 进 通信，具有 的抗 w利用PIC18 F458作为通信 器在负载控 制器电源制器之间进 串 的数字通信， 成煤矿 设备之的数据远程通信 制冈w 现煤矿供电 长距离 的供电 电 电 制等功，具有远 程制（控制距离 10 km）、定时制、过载、过热、短路、过 压 电自远程电以及用电信 传 化功w 2 CAN总线控制电路分析 如图2所示，负载制器电路的 微 的微处理 器PIC18 F458，其工作过程是负载制器出控制信号，输 微处理器PIC18 F458，经过PIC18 F458内部的CAN模块 ,向 微 的功 器MCP2551出 CAN通信 的信号，信号 传输线输入电源制器w 电源制器与负载制器结构理 ，在收负载 制器信号，在PIC18 F458的CAN模块进解析，输出制 信号， 电源开关作w控制器的本数通信数通过 MAX232串口通信 在示 LCD进 示。 用 本安电池作为供电电源，分为微处理器系统数通信 28 Dianq i Go ng c heng yu Zido ng hua♦电气工程与自动化 v ccl DS18 B20 S6 J2 RA4-TMP 3 CON3 4.7 kl 曲血 VCC |---------1 I R24.7kf l VCC |-------K R44.7kf l VCC |-------T I R54.7 kf l _ VCC I--------CZZF-_ R64.7kf 2 -0 0- SW-PB Iv cc ]YtSC2 14 WSdl 15 MCLR CAN HTXD CANLRXD 120 PIC18 F458 CON16 JI CON4 R6 MCP2551-I/P 33 in 寸EZi I 24 23 2T 2T v ccl------ pgdW PGC MCLR io kn 26卜 100R 2 IO|4F Cl T卜 10 n F C15 4 bittun l ,in ttun 2 b\ttun 3 C13 BUZZER VCC 6 卫 巨 IT IT 亘 20 37 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25R30 三 JP16 LCD-EN LCD0 LCD1 LCD2 LCD3 LCD4 LCD5 LCD6 LCD7 TR27 io kn | v cc|------ LC D-D/O LCD-D/W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 GND 5V 对比度调节 数据/命令选择 读/写选择 模块使能端 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 背光源正极 背光源地 CAP JP2 MAX232A 12 34 56 7 8 910 1112 1314 1516 o- 0- HHh 1041 10右 C4 C5 LCD1062 图2控制器硬件电路图 供电压。根据通信线路长短，制定通信速率，在1 Mbps/40 m和 5 kbps/10 km 之间叫 3结语 文针对 供电在的 ， 用CAN 线技术， 了 用 电源 置， 了 式用电 ，高了 安全生产水平。 [参考文献][参考文献] [1]王兴栋，王军领.煤矿井下高压供电线路漏电故障预防和检 上接第27页 5个节点时，系统中的电压分布。从图8可以得出由于所接入 的位置不同，同一分布式电源对同一配电网电压的影响也有 很大的不同 4结论 根据前文的理论分析与仿真结果的对比分析，得到并验 证了最终结论 1 配电网系统在接入分布式电源之后，各节点电压均被 一定程度地抬高,且电压随着分布式电源接入容量的增大而 增大。 2 分布式电源对接入点前的潮流影响更大，故分布式电 源接入的位置越靠后，系统电压分布变化越大，电压曲线抬高 得越多 因此，分布式电源更适合接入配电网系统的中部以及靠 近配电网线的位置 查[J].山东工业技术，201419 77. [2] 许鹏.煤矿供电系统现存问题分析与解决对策研究[J].机 电工程技术，2018,47 6 146-147. [3] 黎明，夏立，邵英，等.CAN现场总线系统的设计与应用[M]. 北京电子工业出版社,2008 . [4] ，钊，郑群英，等.PIC18 Fxxx单片机程序设计及应用 [M],北京北京航空航天大学出版社,2005. 收稿日期收稿日期2020-07-03 作者简介作者简介龚柏宇1978，男，湖南浏阳人，工程师,研究方 电 线技术0 [参考文献][参考文献] [1] ，高， ，.分布式能源接入电网的电能质量问题 及其治理技术[J].供用电，2016,33 4 14-17. [2] 苏文，林， ，.分布式电源对配电网静态电压 定的影响研究[J].电测与 ，20141441-46. [3] , , .配电网分供电能力评估与分析[J]电 系统 化20145 44-49. [4] . 分布式电源电 量 方法[J].中国电机工程学报，2014,34 25 4270-4276. 收稿日期收稿日期2020-06-15 作者简介 作者简介 2000 电 工程其 化。 机电信息2020年第24期总第630期29