煤矿井下防爆组合开关的DSP控制系统应用

许伟建

【摘要】针对目前矿用组合开关在井下维修不方面，抗干扰能力差，PLC控制系统处理速度较慢等特点，提出了DSP处理器芯片TMS320F28335作为控制回路的控制核心，实际测试结果表明，该控制系统能使组合开关正常运行可靠，快速准确实施数据上传、维护和在线程序更新，确保煤矿企业井下的安全生产。

【关键词】组合开关;DSP;控制应用

引言

由于煤矿地下潮湿，瓦斯煤尘积聚、负荷波动较大，工况不稳定等事故都会对电气设备的绝缘度下降，同时由于工作人员生产过程中操作或维护不当、模块或运输设备挤压等都会使输出电线路的导线断裂，导致漏电或单相接地故障，这些故障若不及时排除，将导致绝缘击穿，发生三相或两相短路事故，短路事故产生的电弧能量会引起瓦斯、煤尘爆炸。将直接危害到人身安全，为了避免故障的发生，有效减小事故范围，设计一套高性能，易操作，干扰性强的智能保护系统是非常有必要的。

组合开关一般都具有，过压、欠压、漏电闭锁、漏电保护、断相保护、短路保护等功能，本着精工生产、性能优越、运行稳定、操作直观、维修方便快捷的原则，我们在原来开关的基础上进行了模块优化设计，提高了开关的稳定性能，具有可操作性 和可维护性，大大的提高了生产效率。

图1 DSP控制系统图

1.DSP控制系统设计

如图1所示。起动器控制保护采用以16位、32MIPS电机数字化控制专用处理器为核心的DSP数据采集和处理模块，实现全数字化处理、控制、保护、中文显示、故障诊断和网络联接等功能。多个DSP数字信号处理间，采用CAN总线，形成高速控制局域網。

2.特点

1）CAN总线：设有通讯接口，可接入自动化监测控制系统，接收远方遥信、遥测、遥控、遥调命令，实现设备运行状态和工作参数等信息的远传和设备的程序控制。

2）人机界面：采用10.4″中文液晶显示器，实时显示起动器各模块器件工作状态;先导、通讯状态;电流、电压、功率、绝缘电阻;故障类别、故障点;当前日期、时间、电网频率、箱内环境温度等。可查询曾经发生过的故障，并具有故障原因长期记忆查询功能。

3）驱动单元控制：驱动单元的控制电路通过安装于其后的控制接插件与起动器的控制系统连接。控制接插件的座及母线排安装在机芯架的背后。当驱动单元沿机芯架轨道推进到位时，驱动单元的主、控制回路对接将自动完成。

4）控制、保护：起动器的控制、保护系统由电源模块DY、控制模块ZHK、试验模块ZHSY、处理模块ZH、调理模块ZHB、键盘、液晶显示器等组成，运用了DSP数字信处理、CAN现场总线、自适应检测和网络化接口等创新技术，实现数字化处理、控制、保护、中文显示、故障诊断和网络联接等功能。

5）各回路工作模式与工作方式根据现场需要可任意组合，任意设定。如图2。

3.单回路控制电路工作原理

如图3所示，当回路得电后，DSP系统发出漏电闭锁控制指令，经过DA：A2，使KH1、KH2、KH3继电器得电，辅助触点闭合，开始漏电闭锁检测，当回路中有漏电故障时，DA：C8点会检测到漏电信号，经CAN总线传输到DSP系统，显示漏电闭锁故障，此时DSP发出吸合指令经过DA：A3，K1继电器不能吸合，并且报中间继电器故障，当漏电闭锁故障排除后，经DSP系统判断确认后，发下吸合指令，K1继电器吸合，使得接触器线圈得电，接触器吸合，5S内，若DSP系统能接受到接触器返回信号（DA：A4、A5），则正常吸合，进入工作状态，同时漏电保护实施保护;反之，系统有接触器和中继故障报出，同时系统发出停机指定，接触器释放，故障排除后，正常吸合。

4.系统检测

DSP控制系统具有过压保护、欠压保护、漏电闭锁保护、漏电保护、断相保护、短路保护、后备保护等基本功能，同时还具有故障诊断、非正常起停机信息提示、故障录波、电度计量、电机温度检测、在线程序更新、数字矿山配套等功能，方便于用户记录查找，原因分析和故障排除等提供帮助。

5.结语

组合开关的DSP控制系统设计，使之前的结构简单，成本降低，具可操作性和维修性，增强了保护的灵活性、可操作性，建立了良好的人机界面互动，提高了判断故障和维修故障的效率，实践证明，该组合开关的DSP控制系统设计，在煤矿企业中得到了一致好评，为用户提高了工作效率，同时对井下安全问题得到了有效保护。

参考文献

[1]张雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2000.

[2]黄静波，牟龙华.矿用组合开关主控单元的设计[J].工矿自动化，2007（1）：74-77.