田樂(lè) 安棟 王亮

將Intercontrol移動(dòng)車(chē)輛專(zhuān)用控制器應(yīng)用到掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)上，發(fā)揮其極高的防護(hù)能力和Canopen總線(xiàn)連接的特性，將進(jìn)一步提高了掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)在極其惡劣煤礦井下的使用可靠性。主要介紹系統(tǒng)以控制器作為核心單元的硬件組成以及技術(shù)難點(diǎn)CANopen總線(xiàn)通訊的具體步驟。

一、Inter control控制介紹

ICF-I控制器是德國(guó)inter control生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)用于工程車(chē)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(kāi)關(guān)電源部分，也就少了一個(gè)故障點(diǎn)。其擁有豐富的接口資源，34個(gè)開(kāi)關(guān)量、12個(gè)模擬量、8個(gè)PWM輸出、3個(gè)Can接口。

二、系統(tǒng)硬件組成

掘進(jìn)機(jī)的電氣控制主要是控制掘進(jìn)機(jī)的油泵、截割（高低速）、二運(yùn)和備用電機(jī)的啟停，以及對(duì)幾個(gè)電機(jī)進(jìn)行綜合保護(hù)，并將相關(guān)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(tǒng)的核心，系統(tǒng)所有邏輯關(guān)系、數(shù)據(jù)處理程序都在里面。擴(kuò)展模塊選用Wago的一款終端適配器加5個(gè)4路模擬量模塊，1個(gè)熱電偶采集模塊，其負(fù)責(zé)采集各回路的三相電流、電機(jī)PT100。I/O模塊位于操作箱內(nèi)部，將操作箱面板的輸入開(kāi)關(guān)量通過(guò)CAN總線(xiàn)傳輸給控制器。顯示屏顯示操作畫(huà)面，各相電流、系統(tǒng)電壓、電機(jī)溫度、故障顯示，歷史故障查詢(xún)，參數(shù)設(shè)置等等。

三、Canopen總線(xiàn)通訊

控制器是Canopne總線(xiàn)的主站，監(jiān)視控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展模塊是5號(hào)站，IO模塊是3號(hào)站，顯示屏是20號(hào)站?？刂破鰿anopen通訊初始化過(guò)程如下：

1） 用函數(shù)COBADD（）設(shè)置控制器心跳為512ms，CM_Init（）設(shè)置控制器主節(jié)點(diǎn)為1，通訊速率為250Kb，采用心跳監(jiān)測(cè)模式，同步時(shí)間為50ms；

2） 將所有初始化時(shí)進(jìn)行發(fā)送的數(shù)據(jù)填充到數(shù)組里面。

對(duì)控制器數(shù)據(jù)字典進(jìn)行映射數(shù)據(jù)填充，將TxPDO1至TxPDO16數(shù)據(jù)段映射到地址段%MB0-%MB127， 16個(gè)TxPDO的標(biāo)識(shí)符分配如圖表2

3） 數(shù)據(jù)填充完后進(jìn)行Canopen通訊的初始化，其初始化必須經(jīng)過(guò)8個(gè)步驟的轉(zhuǎn)換

a. 添加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，設(shè)置節(jié)點(diǎn)心跳和生命周期；

b. 啟動(dòng)所有節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)；

c. 等待每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能收到主節(jié)點(diǎn)配置的信息；

d. 等待預(yù)操作，初始化SDO參數(shù)；

e. 發(fā)送SDO命令，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配置；

f. 等待每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能收到主節(jié)點(diǎn)配置信息；

g. 檢測(cè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)不處在停止?fàn)顟B(tài)則進(jìn)入下一步；

h. 啟動(dòng)所有節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入操作狀態(tài)。

以上每個(gè)步驟必須在前一個(gè)步驟成功運(yùn)行后才能進(jìn)行，該過(guò)程正常運(yùn)行后網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

4）節(jié)點(diǎn)保護(hù)和監(jiān)視

控制器作為主站監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，通過(guò)NMT節(jié)點(diǎn)保護(hù)服務(wù)，檢查每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，函數(shù)CM_GetNodeState（）讀取各個(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)狀態(tài)返值表示的含義如圖表3

四、結(jié)束語(yǔ)

車(chē)輛專(zhuān)用控制器的引入，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了模塊化程度，增強(qiáng)了擴(kuò)展性，使掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)得到了很大的提高。該系統(tǒng)也經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的實(shí)踐驗(yàn)證，故障率極低，穩(wěn)定性可靠性都很高。

參考文獻(xiàn)

[1] 周立功，嚴(yán)寒亮，黃曉清.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)-CAN-bus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基礎(chǔ)教程.

北京：航空航天大學(xué)出版社，2012.

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

（作者單位：西安煤礦機(jī)械有限公司）