InterControl控制器在掘進機電控系統上的設計應用

田樂 安棟 王亮

將Intercontrol移動車輛專用控制器應用到掘進機電控系統上，發揮其極高的防護能力和Canopen總線連接的特性，將進一步提高了掘進機電氣系統在極其惡劣煤礦井下的使用可靠性。主要介紹系統以控制器作為核心單元的硬件組成以及技術難點CANopen總線通訊的具體步驟。

一、Inter control控制介紹

ICF-I控制器是德國inter control生產的專業用于工程車輛的控制單元，全太空鋁外殼封裝具有防塵、防水、防電磁干擾、防震等特性。24V直流供電，省去了開關電源部分，也就少了一個故障點。其擁有豐富的接口資源，34個開關量、12個模擬量、8個PWM輸出、3個Can接口。

二、系統硬件組成

掘進機的電氣控制主要是控制掘進機的油泵、截割（高低速）、二運和備用電機的啟停，以及對幾個電機進行綜合保護，并將相關信息和故障顯示到顯示屏上。其硬件組成如圖表1。

控制器是系統的核心，系統所有邏輯關系、數據處理程序都在里面。擴展模塊選用Wago的一款終端適配器加5個4路模擬量模塊，1個熱電偶采集模塊，其負責采集各回路的三相電流、電機PT100。I/O模塊位于操作箱內部，將操作箱面板的輸入開關量通過CAN總線傳輸給控制器。顯示屏顯示操作畫面，各相電流、系統電壓、電機溫度、故障顯示，歷史故障查詢，參數設置等等。

三、Canopen總線通訊

控制器是Canopne總線的主站，監視控制整個網絡，擴展模塊是5號站，IO模塊是3號站，顯示屏是20號站?？刂破鰿anopen通訊初始化過程如下：

1） 用函數COBADD（）設置控制器心跳為512ms，CM_Init（）設置控制器主節點為1，通訊速率為250Kb，采用心跳監測模式，同步時間為50ms；

2） 將所有初始化時進行發送的數據填充到數組里面。

對控制器數據字典進行映射數據填充，將TxPDO1至TxPDO16數據段映射到地址段%MB0-%MB127， 16個TxPDO的標識符分配如圖表2

3） 數據填充完后進行Canopen通訊的初始化，其初始化必須經過8個步驟的轉換

a. 添加整個網絡節點，設置節點心跳和生命周期；

b. 啟動所有節點的監測；

c. 等待每個節點都能收到主節點配置的信息；

d. 等待預操作，初始化SDO參數；

e. 發送SDO命令，對節點進行配置；

f. 等待每個節點都能收到主節點配置信息；

g. 檢測節點狀態，各節點狀態不處在停止狀態則進入下一步；

h. 啟動所有節點，進入操作狀態。

以上每個步驟必須在前一個步驟成功運行后才能進行，該過程正常運行后網絡上的所有節點就可以進行數據的發送和接收。

4）節點保護和監視

控制器作為主站監控整個網絡節點狀態，通過NMT節點保護服務，檢查每個節點的當前狀態，函數CM_GetNodeState（）讀取各個節點狀態。節點狀態返值表示的含義如圖表3

四、結束語

車輛專用控制器的引入，簡化了系統結構，提高了模塊化程度，增強了擴展性，使掘進機電氣系統得到了很大的提高。該系統也經過了長期的實踐驗證，故障率極低，穩定性可靠性都很高。

參考文獻

[1] 周立功，嚴寒亮，黃曉清.項目驅動-CAN-bus現場總線基礎教程.

北京：航空航天大學出版社，2012.

[2] H. Boterenbrood CANOPEN：HIGH-LEVEL PROTOCOL FOR CAN-BUS.

（作者單位：西安煤礦機械有限公司）