一种煤矿井下双CPU软起动控制系统技术方案

一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，适用煤矿井下安全要求较高的场合，它包括接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路、液晶显示器、同步信号采集电路、触发电路、电流检测电路、晶闸管组件SCR、三相异步电动机、CPU、接触器；两个CPU之间通过RS485接口连接，接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路均与第一CPU连接，电流检测电路、液晶显示器与同步信号检测电路均与第二CPU连接，第二CPU通过触发电路与晶闸管组件连接，第二接触器与晶闸管组件并联，第一接触器与晶闸管组件串联后再与三相异步电动机连接。本发明专利技术可以防止设备误动作，安全性能更优。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下双CPU软起动控制系统
本专利技术涉及一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，特别适用煤矿井下安全要求较高的场合，用于实现井下三相异步电动机的软起动。
技术介绍
三相异步电动机因其不可替代的优势应用于各行各业，煤矿井下刮板机、转载机、破碎机等大多都采用三相异步电动机来驱动。三相异步电动机较大的起动电流给电机本身和电网都造成较大危害，这一问题可以在三相异步电动机前加装软起动器解决。现代软起动器绝大多数是以晶闸管为核心器件的软起动器，需要采用控制芯片控制晶闸管的触发角实现软起动控制。目前大多数软起动器采用单一的单片机进行控制，单片机擅长复杂的数学计算，但容易受到干扰。在井下复杂环境条件下，当遇到紧急事件比如紧急闭锁信号时，单片机需要判断中断优先级，反应时间长；另一方面，当受到干扰无法处理紧急闭锁信号时，井下生命财产安全会受到极大的威胁，给正常煤矿生产带来极大的安全隐患。本专利技术涉及的一种煤矿井下双CPU软起动控制系统可以有效解决上述问题，单片机负责触发脉冲的复杂计算和事件的判断，PLC处理与安全相关的起动、停止、脉冲静止、故障、接触器控制、漏电保护等事项，即使单片机出现故障也不会影响整个系统的安全性。煤矿井下双CPU软起动控制系统对煤炭行业以人为本，安全生产有重要的现实意义。
技术实现思路
基于解决井下常规单CPU软起动控制系统存在的安全隐患问题，本专利技术提出一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，以实现煤矿井下三相异步电动机安全软起动。为实现上述目的，本专利技术提出了一种煤矿井下双CPU软起动控制系统技术方案。一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，包括：接触器K1、接触器K2、接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路、PLC、C8051F040单片机、液晶显示、同步信号采集电路、触发电路、电流检测电路、晶闸管组件SCR、三相异步电动机M；PLC与C8051F040单片机通过RS485接口连接，接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路分别与PLC连接，电流检测电路、液晶显示与同步信号检测电路分别与C8051F040单片机连接，C8051F040单片机通过触发电路与晶闸管组件SCR连接，接触器K2与晶闸管组件SCR并联，接触器K1与晶闸管串联后再与三相异步电动机连接。所述接触器K1串联在晶闸管组件SCR的前端，作为系统主回路总开关，三相异步电动机需要起动时，首先闭合接触器K1；所述接触器K2并联在晶闸管组件SCR两端，起旁路接触器的作用，三相异步电动机起动结束后，闭合接触器K2，将晶闸管组件从主回路中释放出来，延长其寿命；所述接触器控制电路连接在PLC与两个接触器之间，用于驱动两个接触器；所述按键是8位开关量独立式输入单元，与PLC输入端子相连接；所述漏电保护电路装在系统主回路上，与PLC连接，用于检测主回路漏电情况；所述可控硅过热保护电路装在晶闸管组件上，与PLC连接，用于检测晶闸管组件的温度；所述PLC是系统的一个控制CPU，与接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路及C8051F040单片机连接；所述C8051F040单片机是系统的另一个控制CPU，与液晶显示、同步信号采集、触发电路、电流检测电路及PLC连接；所述液晶显示器是TFT480272RS-4.3液晶显示屏，液晶显示屏的（4、5、6、7）管脚与C8051F040单片机（U22）的P7.6、P0.1、P0.0和P7.7相连接；所述同步信号采集电路通过端子引入同步变压器采集信号TC1、TC2、TC3进行电阻分压、二极管电压保护及电压偏置电路（U7A）与C8051F040单片机（U22）的P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7连接；所述触发电路是晶闸管组件SCR通过光耦（U1、U2、U3、U4、U5、U6）与C8051F040单片机（U22）的P3.5、P3.6、P3.7连接；所述电流检测电路通过端子将电流互感器的输出信号TA1、TA2、TA3经过调理电路（U7B、U8A、U8B）与C8051F040单片机（U22）的AIN0.0、AIN0.1、AIN0.2连接；所述晶闸管组件SCR串联在主回路中，由三组双向反并联晶闸管组成；所述三相异步电动机M与晶闸管组件SCR连接。本专利技术用于煤矿井下双CPU软起动控制系统，其中双CPU是PLC与C8051F040单片机。C8051F040单片机与控制晶闸管触发信号相关单元同步信号检测电路、触发电路、电流检测电路、液晶显示连接，同时与PLC经过RS485通信连接，主要用于根据系统回馈的同步信号、电流采集等信号进行运算发出晶闸管组件SCR触发信号。PLC与系统安全信号相关单元按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路及接触器控制电路连接，同时与C8051F040单片机进行通信。C8051F040单片机工作受控于PLC，C8051F040单片机与PLC工作相互协调，二者相辅相成，本专利技术的相关安全控制信号都由PLC完成，本专利技术的复杂逻辑运算由C8051F040单片机来完成，二者各取所长共同完成本专利技术所有工作，提高本专利技术的可靠性和安全性。本专利技术所提出的煤矿井下双CPU软起动控制系统与现有技术相比具有以下优点：（1）当单片机受到的干扰和误码动作时，PLC可以及时断开接触器，切断主回路，停止晶闸管触发脉冲触发，保证人员安全，防止设备误动作；（2）利用C8051F040单片机内部集成的三个施密特电压比较器检测电压同步信号，以及内部集成的A/D采样电路，极大地简化了控制器的外围电路，控制系统可靠稳定；（3）对三相电源电压信号独立监测，区别于现有的检测一相绕组电压，然后通过时间延时估计其它两相的相位关系，优点在于可以适应煤矿井下三相电源相位不平衡问题，根据实际三相的电压相位分别触发对应晶闸管，提高系统可靠性。附图说明图1是本专利技术煤矿井下双CPU软起动控制系统的总体结构原理示意图；图2是本专利技术煤矿井下双CPU软起动控制系统的C8051F040单片机最小系统原理示意图；图3是本专利技术煤矿井下双CPU软起动控制系统PLC连接原理示意图；图4是本专利技术煤矿井下双CPU软起动控制系统同步信号检测电路原理示意图；图5是本专利技术煤矿井下双CPU软起动控制系统电流检测电路原理示意图；图6是本专利技术煤矿井下双CPU软起动控制系统触发电路原理示意图；图7是本专利技术煤矿井下双CPU软起动控制系统RS485通信原理示意图。具体实施方式下面结合附图用具体实施例来进一步详细描述本专利技术所称的煤矿井下双CPU软起动控制系统，所述领域的技术人员在阅读了本具体实施例后，能够实现本专利技术所述的技术方案，同时也能够体现本专利技术所述的优点与积极效果。如图1所示，煤矿井下双CPU软起动控制系统，整个系统包括触器K1、接触器K2、接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路、PLC、C8051F040单片机、液晶显示、同步信号采集电路、触发电路、电流检测电路、晶闸管组件SCR、三相异步电动机M。其中：所述的C8051F040单片机包括CPU（U22）、复位电路（U9）、晶振（Y1）以及用于调试的JTAG接口（P3）；所述的同步信号采集电路包括电压跟随的电路（U7A），对同步电压信号TC1、TC2、TC3进行处理后进入单片机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，包括：第一接触器K1、第二接触器K2、接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路、液晶显示器、同步信号采集电路、触发电路、电流检测电路、晶闸管组件SCR、三相异步电动机、两个CPU；其特征在于：两个CPU之间通过RS485接口连接，接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路均与第一CPU连接，电流检测电路、液晶显示器与同步信号检测电路均与第二CPU连接，第二CPU通过触发电路与晶闸管组件SCR连接，第二接触器K2与晶闸管组件SCR并联，第一接触器K1与晶闸管组件SCR串联后再与三相异步电动机连接。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，包括：第一接触器K1、第二接触器K2、接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路、液晶显示器、同步信号采集电路、触发电路、电流检测电路、晶闸管组件SCR、三相异步电动机、两个CPU；其特征在于：两个CPU之间通过RS485接口连接，接触器控制电路、按键、漏电保护电路、可控硅过热保护电路均与第一CPU连接，电流检测电路、液晶显示器与同步信号检测电路均与第二CPU连接，第二CPU通过触发电路与晶闸管组件SCR连接，第二接触器K2与晶闸管组件SCR并联，第一接触器K1与晶闸管组件SCR串联后再与三相异步电动机连接。2.根据权利要求1所述一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，其特征是所述第一CPU采用PLC；所述第二CPU为C8051F040单片机。3.根据权利要求1所述一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，其特征是所述第一接触器K1串联在晶闸管组件SCR的前端，作为系统主回路总开关，三相异步电动机需要起动时，首先闭合第一接触器K1。4.根据权利要求1所述一种煤矿井下双CPU软起动控制系统，其特征是所述第二接触器K2并联在晶闸管组件SCR两端，起旁路接触器的作用，三相异步电动机起动结束后，闭合第二接触器K2，将晶闸管组件SCR从主回路中释放出来...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲兵妮，齐智文，宋渊，宋建成，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14