基于CAN总线的电牵引采煤机电控系统的研究

发布时间：2020-08-04 13:32

【摘要】：采煤机电控系统是采煤机的核心部分,整个控制涉及大量输入输出信号,且信号节点分布在不同的空间位置。CAN总线是近年来迅速发展的,可靠性强,高容错性的现场总线技术。本文以采煤机电控系统的研制为背景,采用CAN总线通讯技术构建采煤机分布式电控系统,应对我国煤矿复杂工况环境下采煤机电控系统稳定性及系统扩展能力的要求,课题研究具有一定的理论意义和工程价值。本文首先通过对采煤机工况进行分析,结合采煤机监控系统要求,确定采煤机电控系统总体方案。结合采煤机实际工作环境,充分考虑空间位置分布,合理划分电控系统结构,为采煤机电控系统设计提供基础。然后依据采煤机电控系统外设的类型,提出了模块化的硬件系统方案。整个硬件系统分为主控制模块、开关量采集模块、开关量输出模块和模拟量采集模块,每个模块均采用ARM7处理器作为控制核心,并选用CAN总线实现各个模块的互联通讯,并给出了CAN总线通讯方案以及各个模块的具体设计过程。由于各个控制器具有相同的主控制器和通信要求,本文采用嵌入式实时操作系统μCOS-II进行各个模块程序开发,保证系统可移植性能。CAN总线通讯程序采用CANOPEN协议,并对各个模块的差异化软件部分如图形用户界面,数字滤波,模拟量采样进行了较为详细的阐释。结合软硬件设计过程中的关键环节,给出了提升采煤机可靠性的措施。最后,对全文的工作和取得的进展进行了总结,并对接下来的工作进行了展望。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD632
【图文】：

采煤机,结构示意图

牵引采煤机电控系统总体设计verall Design of Electrical Control System forarer煤机是机械化采煤的主要设备。当前在煤矿上应用最广泛的是滚筒筒采煤机是以螺旋滚筒作为工作机构，以滚削的原理实现落煤的采煤以一定的速度转动，同时采煤机以一定牵引速度运行，滚筒旋转并旋滚筒上的截齿从煤壁上截割下煤体，破落下的煤在螺旋叶片的作板运输机中。煤机系统结构如图 2-1 所示，采煤机由滚筒、摇臂、截割电机、行、变频器箱、变压器箱等部分组成。其中开关箱是采煤机动力电的责整机电源的通断。变频器箱是电控系统的核心，主要由采煤机主号采集板和变频器组成，控制采煤机的左右行走，摇臂升降等功能有牵引变压器，负责给变频器供电。

采煤机,电控系统,实物,通信问题

硕士学位论文2）系统采用先进的现场 CAN 总线通信在 80 年代初，CAN 总线是由德国博世公司开发的通信协议。这种通信协议是一种串行数据通信协议。这种协议解决了汽车内的各种各样的仪器之间的通信问题，在此之间这种通信问题一直没有得到很好解决。CAN 总线通信速率可达1M，具有良好的开放性，通信数据包短，有通信问题可以及时发现并且只需 3 芯电缆既可以实现组网，网络规模可以在一定程度扩展，具有很高的成本优势。

原理图,总线通讯,原理图,单元

硕士学位论文近年来随着微处理器技术的发展，多种型号的微处理器（如 TI、NXP）开始集成 CAN 控制器，再配合 CAN 收发器芯片实现 CAN 网络的电平转换，便能够组建 CAN 总线网络。采用该方案能够提升系统集成度，并提升系统可靠性能。本系统各个单元均需要主控处理器和 CAN 总线，因此采用第二种控制方案，即选择集成 CAN 控制器的微处理器，可以同时实现通信、数据采集和控制功能。为实现 CAN 控制器的电平转换，为进一步保证系统设计的 CAN 网络的抗干扰性能，本系统每个 CAN 节点采用专用的隔离 CAN 总线收发器，对应的驱动部分原理图如图 3-4 所示。

【参考文献】