电牵引采煤机电控系统的抗干扰措施.doc

电牵引采煤机电控系统的抗干扰措施 1 前言 随着计算机技术的飞速发展，单片机, PLC 及 IPC （工业控制计算机）已深入地应用于采煤机的电控系统中，电牵引采煤机的自动化程度也在逐渐提高，如可以随着负载的变化自动调节采煤机的牵引速度来满足截割电机恒功率控制要求；故障的自动处理及信息的显示；通过记忆采煤机的位置及鄣陌诮峭瓿杉且浣馗睿晃尴呃牖 兀辉冻掏ㄑ兜取这些功能给操作者带来了极大的方便，但随之而来的系统对各种干扰的敏感程度也越来越高，因为较高的自动化程度是以采集并监控大量的信息为代价的。以图 1 所示某电牵引采煤机电控系统框图为例 图 1 电牵引采煤机电控系统框图 从图中可以看出，整个系统是以 PLC 为核心，结合 IPC 及单片机来完成整个系统的控制功能的。电控系统的干扰源很多，如高压工频电磁干扰、变频器的高频脉冲干扰、各种开关设备的干扰及大的感性负载的通断引起的电源干扰等。一般干扰信号耦合到电控系统的途径有两个一是耦合至系统工作电源上，使电器设备无法正常工作；二是直接耦合至信号传输线路上，使系统接收到含有干扰的信号。干扰信号的串入会破坏程序的正常运行，导致误动作、失控、停机等的设计中非常重要的环节。抗干扰的途径有 2 种，即硬件方式和软件方式，下面结合采煤机的电控系统就硬件和软件方式的抗干扰措施进行分析。 2 硬件抗干扰措施 硬件方式的抗干扰措施主要有滤波、等，采取合理有效的硬件抗干扰措施，能削弱或抑制绝大部分干扰。 2． 1 加滤波器 煤矿井下的电网负荷为大功率的电感性负载，当接通或断开电感性负载时，会产生瞬变脉冲，形成谐波干扰。若在电源变压器的进线端加入低通滤波器，能够较好地削弱瞬变噪声频干扰。低通滤波器一般可由 C 网络或 LC 网络组成，由于井下供电电源多为 1140 V 以上，电容器的耐压值小，所以最好在电源变压器的后端加一个隔离变压器，低通滤波器就接在隔离变压器的输入端。图 2 为加滤波器的供电方案图。 图 2 供电方案图 2． 2 配置去耦电路 微计算机系统中的数字电路，如门电路，在信号电平转换过程中会产生很大的冲击电流，并在传输线和供电电源内阻上产生较大的压降，使供电电压跳动，形成干扰。如果在数字电f 选用（ f 为电路工作频率）。对微机控制系统，一般取 C0.10.01 μ F 。 2． 3 采用屏蔽接地方式 （ 1 ）屏蔽措施 采煤机的电控系统，主回路是 1140 V3300 V 的高压供电，控制回路则通过控制变压器转换成低压（≤ 110 V ）供电，为防止高压侧对低压侧的干扰，除对控制变压器的输入端加设滤波器之外，还要采用屏蔽技术，如高压开关电器（隔离开关, 真空接触器等）与低压控制系统分开布置，分别置于 2扰。电源变压器的初次级间设屏蔽层，相当于初级和静电屏蔽层间接入一个旁路电容，这样进入初级的电网高频干扰信号，大部分不经过变压器的初级与少了由交流电网引进的高频干扰（见图 3 ）。 图 3 变压器初次级设屏蔽层 （ 2 ）双绞线和金属屏蔽线的使用 开关信号或微弱的模拟信号若不采取措施，很容易受干扰，为此，这些信号传输线需采用双绞线或用线，金属纺织网作屏蔽层，芯线作传输信号线，对电磁感应干扰较重的场合应用双绞线，其中一根作屏蔽线，另一根作信号传输线。 2． 4 隔离措施 常用的隔离方式有光电耦合器隔离、继电器隔离等。光电耦合器以光为媒介，使输入和输出电信号间接耦合均采用光电耦合器进行隔离，效果很好。继电器的线圈和触点之间没有电气上的联系，为避免强电信号之间的直接接触，可用继电器的线圈接受电气信号触点发送和输出信号，达到隔离干扰的目的。 3 软件抗干扰措施 软件方式的抗干扰措施作为硬件抗干扰措施的补充，能够很好地处理那些随机性强且频谱范围宽的干扰信、软件拦截、看门狗等。 3．1数字滤波 实现数字滤波的方法很多，可根据现场的干扰来源、类型设计合适的数字滤波器。 在脉冲干扰比较严重的场合，可采用防脉冲干扰平均值滤波法，即去掉N个测量值中的最大值和最，若在很短的时间内有较大幅度的变化，说明该量里面有干扰成份，设计合理有效的程序，去除不符合实际变化趋势的干扰量，达到去伪存真的目的。 3．2开关量输入/输出抗干扰措施 输入信号的干扰是叠加在有效电平信号上的一系列离散尖脉冲，作用时间很短，若采用软件重复检测法，只当多次检测结果一致时才判为真输入信号，不一致时判为伪信号，则能达到去伪存真的目的。对开关量的输出，主要采取重复输出的方法，扰的目的。 3．3软件拦截、看门狗技术 当因干扰使程序乱飞，或进入未使用的中断区、存储区时，可用指令冗余、软件陷阱等有效措施，使程入正轨。为防止程序进入死循环，可使用软件看门狗技术，及时摆脱死循环。