基于DSP的煤礦電機遠程控制系統的探討

王愛軍

（山西西山晉興能源有限責任公司， 山西 太原 030000）

引言

煤礦電機遠程控制系統在煤礦生產中的運用顯現出良好的運行趨勢，并且促進了煤礦生產效率及質量的提升。為了確保該系統能夠更好地控制電機運行，增強其運行的穩定性，在EtherCAT網絡下，通過TMS320F28335-DSP芯片，借助其中的ePW模塊及eQEP模塊，同時借助編碼器，進行有效的編碼，進一步促進對電機能夠實現快速轉速控制，同時實現位置控制，進一步促進電機遠程控制的精度[1]。

1 控制系統構造分析

針對煤礦電機遠程控制系統來說，主要由兩部分構成，分別是主站與從站，針對主站部分，主要是在地面的控制室，而對于從站部分，則是井下工作現場。主站構成元素主要有：PC機、網卡；從站則包含TMS320F28335-DSP芯片控制器、煤礦電機、驅動器。連接主站及從站，主要是依靠ET1100芯片接口板，實現通訊聯系。PC機，利用EtherCAT網絡輸送控制數據，到達DSP控制器，這樣的做的目的是為了控制煤礦電機運行[2]。

2 主站部分分析

主站是控制系統非常核心的部分，主要是依靠TwinCAT軟件，借以實現EtherCAT主站運行功能。主站與從站之間具有密切的聯系，是借助通信實現聯系，在通信之前，必須對TwinCAT系統管理器系統部分，PLC及I/O接口定義，對上述三個部分予以配置。而配置文件格式也有著明確的要求，主要是以XML格式為主，管理器正式啟動之前，必須將配置好XML文件復制，將其放置在適當的文件夾下。

3 從站部分分析

從站在系統中的作用是不容忽視的，主要實現DSP與ET1100之間的通信，更重要的任務是對煤礦予以位置控制。

3.1 硬件

從站硬件設備，主要是由兩個部分構成的，其一，ET1100與DSP接口連接；其二，DSP與驅動器予以接口連接。在DSP與驅動器的接口連接中，是需要借助DSP的ePWM模塊，還有eQEP模塊完成的。

ePWM模塊是該系統中極為重要的控制模塊，其作用在于控制煤礦電機。而從屬性層面分析，其屬于脈寬調制解調器模塊，并且屬于強化型，它主要是由以下模塊組成的：時基模塊、事件評價模塊、計數比較模塊、死區模塊、觸發區模塊等等。TMS320F28335型號DSP中，總計包含6個獨立的ePWM模塊，而針對每個ePWM模塊，必須要有對應的EPWMxA、EPWMxB輸出設備。

煤礦電機設備，對其進行檢測主要是借助eQEP模塊，在檢測結果中主要包含實際位置、速度及方向。在TMS320F28335型號中，DSP的eQEP模塊主要是由以下兩部分構成的：位置計數/控制單元、正交解碼單元，而針對前者來說，在解碼后的信號，必須進行位置脈沖計數，正方向運動，必須進行增計數，而反方向則予以減計數；而對于后者而言，重點針對的是編碼器中的脈沖，還有方向反饋信號，予以解碼。所以在模塊中計數器能夠較為準確的判定，獲取煤礦電機位置[3]。

3.2 軟件

基于DSP的軟件程序，通常是運用C語言進行編寫，在CCS環境下，進行調試，具體來說主要涵蓋兩個部分：網絡通信和位置控制。

3.2.1 網絡通信

網絡通信就是對數據的讀寫，主要分為三個部分，分別是主函數程序、初始化程序、循環程序。針對網絡通信部分，初始化程序必須要完善硬件初始化，還有EtherCAT從站接口初始化，再到數據字典初始化，生成過程數據空間。所謂硬件程序的初始化程序具體是以下模塊的初始化，主要有：DSP端口寄存器、ePWM模塊、eQEP模塊、SPI串行通信模塊、從站控制器，這在某種程度上能夠為控制處理做好準備，前期處理工作也是非常重要的。EtherCAT從站接口，對其進行初始化操作，具體針對的是CoE模式、電機狀態、緊急事件及時鐘寄存器，對其分布初始化處理。而針對數據字典初始化，相對來說只需完成輸入輸出通道的管理，主要是指同步管理功能，繼而達到網絡通信功能得以實現，特別是針對備份項目加載。通信協議初始化，主站配置AL控制，這樣的寄存器設備能夠發揮自身的功能性，從站需要發出請求狀態信號，而從站在收到信號之后，進入操作狀態[4]。

MainLoop模塊，主要是借助輸入輸出數據交換，還有EtherCAT狀態轉換，通過上述兩部分控制來完成，由此就實現了主站與從站之間的通信轉換，完成數據傳輸功能，并且實現控制功能。輸入輸出數據交換，從整體角度分析主要是有兩種交換形式：其一，主站輸入輸出，所對應的接口控制器，從站輸入輸出，相對應的接口控制器，兩者之間能夠實現數據交換；其二，從站應用程序，相對應的控制器，還有從站控制器，彼此之間的數據交換。EtherCAT狀態轉換，在某種程度上能夠達到電機以下狀態的自由切換：初始化狀態、預運行狀態、安全運行、運行狀態等等。

3.2.2 位置控制

位置控制部分，其具體功能性主要體現在兩個方面：分別是周期控制數據、反饋數據傳輸。系統初始化完成之后，DSP自此之后就會發生變化，進入周期性運行狀態。當ET1100接受數據幀以后，申請將直接被打斷，而直接會影響到DSP，導致其也會由此中斷，讀取指令數據，并且還需要將反饋數據進行記錄，從而使其到達從站控制器之中，然后借助上述指令來實現有效的管理，由此控制伺服驅動器，這樣能夠達到伺服電機運轉。位置控制部分是系統軟件部分最為重要的組成部分，其自身的功能性促使在實際運作過程中具有良好的價值性，特別是在DSP之后的ET1100系統數據能夠更為準確，直觀反映所在位置，從而能夠達到良好的控制效果，以期為煤礦電機遠程控制系統的實現注入自己的活力，并獲得良好的位置控制效果，增強控制系統的智能化控制。

4 結語

基于DSP的煤礦電機遠程控制系統的實現對其生產效率及質量有著極大的促進作用，并且優化煤礦生產的總體效能。而煤礦電機遠程控制系統具體來說，主要是由主站與從站兩部分構成，而從站部分還包含硬件與軟件部分，再細分到位置控制與網絡通信。

[1] 王桐，范愛文.基于DSP的煤礦電機遠程控制系統的實現[J].煤礦現代化，2014（4）：66-67.

[2] 涂志軍，李斌，楊若波.基于DSP的參數自適應電機勵磁控制系統的實現[J].江西科學，2010（1）：97-102.

[3] 秦顯遠，鄭本海，王金鵬.基于DSP的無刷直流電機控制系統在煤礦機車中的應用[J].科技視界，2012（7）：129-130；174.

[4] 孟武勝，金博丕，盧鑫.基于GSM的遠程步進電機控制系統的設計與實現[J].機電一體化，2011（7）：73-76.