朱偉， 王虹， 李首濱， 趙文生

(1.煤炭科學研究總院 智能控制技術(shù)研究分院， 北京 100013； 2.中國煤炭科工集團有限公司， 北京 100013； 3.北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司， 北京 100013)

0 引言

掘進機是井下綜掘開辟巷道的關(guān)鍵裝備，其自動化水平制約著我國煤礦掘進速度和質(zhì)量[1-4]，提升掘進機自動化水平成為綜掘自動化實現(xiàn)的重點。掘進機控制系統(tǒng)是承載自動化方案的載體，目前掘進機控制系統(tǒng)廣泛采用普通PLC或?qū)Ｓ每刂破髯鳛橄到y(tǒng)控制核心。以普通PLC為核心的控制系統(tǒng)拓展模塊多、成本高，且掘進作業(yè)應用軟件與硬件綁定，難以實現(xiàn)跨平臺移植，生產(chǎn)廠商各自為戰(zhàn)，存在大量重復投入現(xiàn)象[5]，把PLC裝入隔爆外殼用于井下，導致抗振性能差、壽命短、維護量大。劉國鵬[6-7]針對上述以PLC為核心的控制系統(tǒng)存在防護等級低、環(huán)境適應性差等問題，采用工程機械專用Inter Control控制器實現(xiàn)了掘進機的本機控制、遠程遙控、整機參數(shù)實時監(jiān)測和動態(tài)特征提取，采用PAC系列工程控制器實現(xiàn)了掘進機的多種智能化截割功能。王蘇彧等[8]提出了基于PCC(可編程計算機控制器)的掘進機控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)任意巷道斷面自動截割成形、截割臂恒功率自動牽引調(diào)速、機身位姿自動檢測、定向掘進及全功能遙控等功能。這些控制系統(tǒng)采用的專用控制器成本普遍較高，且專用控制器的核心技術(shù)掌握在國外控制器廠商手里。不同裝備采用的系統(tǒng)核心來自不同品牌，其平臺和標準的不統(tǒng)一也導致了綜掘工作面的集中控制難以實現(xiàn)。根據(jù)掘進機控制需求開發(fā)掘進機專用的控制系統(tǒng)核心，實現(xiàn)掘進機自動化控制，并配合綜掘工作面其余裝備實現(xiàn)集中控制是國內(nèi)廠商必須面對的“卡脖子”難題，開發(fā)相關(guān)控制器是當前煤礦裝備行業(yè)迫切需要解決的問題。

本文針對現(xiàn)有以普通PLC和專用控制器為核心的煤礦掘進機控制系統(tǒng)存在開發(fā)成本高、維護量大、跨平臺移植難等問題，設(shè)計了基于嵌入式軟PLC技術(shù)的掘進機控制系統(tǒng)，在自主設(shè)計的嵌入式平臺中移植軟PLC的運行時系統(tǒng)(Runtime System,RTS)，利用軟件資源實現(xiàn)邏輯控制、數(shù)據(jù)信號處理和通信交互，有效擺脫了掘進機控制系統(tǒng)核心模塊受制局面?？刂葡到y(tǒng)吸取軟邏輯、標準化、模塊化、組態(tài)化的思想，可更好實現(xiàn)掘進機裝備的標準統(tǒng)一和控制系統(tǒng)的組態(tài)開發(fā)，便于實現(xiàn)綜掘工作面裝備集中控制?？刂葡到y(tǒng)有良好的開發(fā)生態(tài)和可嵌入智能算法模塊的開放控制算法接口，具有數(shù)據(jù)處理能力強、體系開放、網(wǎng)絡(luò)通信能力強和成本低等[9]優(yōu)點，便于集成智能化截割等先進控制功能。

1 系統(tǒng)控制功能需求分析和實現(xiàn)原理

基于嵌入式軟PLC的掘進機控制系統(tǒng)需實現(xiàn)掘進機工作機構(gòu)電動機、電鈴、照明燈等電氣部件的邏輯控制、整機運行的綜合保護和故障顯示等基本功能，與液壓系統(tǒng)相配合通過操作本安操作箱實現(xiàn)整機的生產(chǎn)作業(yè)。除要實現(xiàn)上述基本功能外，無線遙控、自動截割控制、定向掘進、位姿檢測、故障診斷和遠程監(jiān)控等自動化控制功能可依據(jù)實際需求進行定制，自動化控制功能需在本機添加智能傳感器和其他裝置并采用不同的實現(xiàn)方案，達到掘進作業(yè)少人化、無人化，提高作業(yè)效率和質(zhì)量的目的。

根據(jù)系統(tǒng)控制功能需求分析，本文設(shè)計的掘進機控制系統(tǒng)以嵌入式軟PLC為核心，具有各電動機的啟停和保護、系統(tǒng)相關(guān)運行狀態(tài)的保護、照明、報警、人機界面顯示、電磁閥動作、狀態(tài)監(jiān)測等本機基本控制功能及自動截割控制、遠程遙控功能。掘進機控制系統(tǒng)實現(xiàn)原理如圖1所示。開發(fā)層提供軟PLC組態(tài)開發(fā)環(huán)境，通過調(diào)用不同應用程序靈活配置所開發(fā)的工程。應用層與實際的設(shè)備實現(xiàn)對接，針對掘進機控制需求開發(fā)庫和應用程序，并為開發(fā)者提供相應接口。平臺層為軟PLC與操作系統(tǒng)間的交互對接中間層，與操作系統(tǒng)相適配以實現(xiàn)底層接口的調(diào)用，把其封裝作為驅(qū)動和組件集成到運行時系統(tǒng)中，實現(xiàn)應用開發(fā)對設(shè)備驅(qū)動的調(diào)用。系統(tǒng)層以Linux為基礎(chǔ)平臺，其集成了與硬件一一對應的驅(qū)動程序和接口，可有效調(diào)動硬件資源，同時為上層軟件架構(gòu)提供穩(wěn)定可靠的接口。

圖1 系統(tǒng)實現(xiàn)原理Fig.1 System implementation principle

嵌入式軟PLC以ARM-Linux為平臺基礎(chǔ)，采用CODESYS軟件生態(tài)，在開發(fā)層開發(fā)的掘進機應用程序通過串口或以太網(wǎng)下載至平臺層，應用程序中的文件轉(zhuǎn)為二進制存放在平臺層，根據(jù)設(shè)定執(zhí)行方式循環(huán)執(zhí)行程序，最終實現(xiàn)掘進機控制程序處理、設(shè)備和系統(tǒng)資源(如時鐘資源、內(nèi)存資源)調(diào)度等功能，實現(xiàn)對掘進機機載附屬設(shè)備的邏輯控制、信號采集、信號處理和協(xié)議通信等。

2 系統(tǒng)設(shè)計

掘進機控制系統(tǒng)采集主令電器、傳感器和各保護器的輸入信號，輸入信號包括線圈自保護、急停按鈕、操作箱輸入、各電動機超溫過流故障保護、控制回路漏電閉鎖保護、瓦斯閉鎖、繼電器反饋、信號反饋板使能等開關(guān)量信號及系統(tǒng)電壓、油位、油溫、瓦斯和截割溫度等模擬量信號，輸入信號由嵌入式軟PLC分析、處理并進行相關(guān)運算后做出決策。通過中間繼電器驅(qū)動電動機接觸器實現(xiàn)電動機啟停，通過中間繼電器線圈失電實現(xiàn)過流、過載、斷相保護，通過溫度開關(guān)動作繼電器實現(xiàn)過溫保護，通過PWM輸出驅(qū)動實現(xiàn)比例電磁閥動作(控制懸臂升降和擺動、左右履帶行走和張緊)，開啟照明燈或報警裝置進行故障指示，對傳感器信號進行處理后通過顯示屏即時顯示，接收并處理遙控接收機傳輸?shù)男盘柕萚10]。自動化控制涉及的控制策略和智能算法模塊在開發(fā)系統(tǒng)中開發(fā)，并被IEC應用程序調(diào)用。掘進機控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了基本的電氣綜合保護控制，可對掘進機狀態(tài)進行實時監(jiān)測，可通過遙控器實現(xiàn)全功能遠程遙控，整機控制操作方式可選遙控或本地操作，可通過設(shè)定斷面形狀、路徑類型、巷道高度、巷道寬度和截割間距等參數(shù)實現(xiàn)巷道斷面的自動截割成形，截割操作方式可選用人工或自動。

圖2 掘進機控制系統(tǒng)架構(gòu)
Fig.2 Architecture of roadheader control system

2.1 嵌入式軟PLC平臺設(shè)計

2.1.1 硬件設(shè)計

為滿足上述基本控制和自動化控制需求，選取高性能、超高效率的NXP i.MX6UL作為核心處理器，除時鐘、復位、調(diào)試電路，電源保護和轉(zhuǎn)換電路，CAN、RS232、RS485通信電路和Micro SD接口電路外，針對掘進機控制系統(tǒng)需設(shè)計足夠的I/O接口。設(shè)計了采集按鈕開關(guān)狀態(tài)的數(shù)字量輸入電路、采集傳感器信號的模擬量輸入電路、數(shù)字量驅(qū)動電路、PWM輸出驅(qū)動和電流反饋電路等，硬件架構(gòu)如圖3所示，i.MX6UL輸出的數(shù)字量信號和PWM信號微弱，需要進行功率放大才能驅(qū)動繼電器線圈和比例電磁鐵線圈。

此外，實現(xiàn)比例線性控制的比例電磁鐵線圈在工作時會產(chǎn)生焦耳熱量，溫度升高會導致線圈電阻率升高，進而使得線圈阻值變大，通過線圈的電流就會減小，致使輸出電流不穩(wěn)定，影響控制精度，故設(shè)計了比例電磁鐵線圈的高邊電流檢測電路，通過精密采樣電阻采集與電流成比例的電壓，電壓經(jīng)放大后接入模擬量輸入接口并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)微處理器分析后通過與設(shè)定電流的偏差比較實現(xiàn)電流的動態(tài)調(diào)節(jié)。

2.1.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)定制

嵌入式軟PLC作為掘進機控制系統(tǒng)核心，除了

圖3 嵌入式軟PLC平臺硬件架構(gòu)Fig.3 Hardware architecture of embedded soft PLC platform

保證邏輯安全無誤外，還要滿足系統(tǒng)的時間響應。Linux是一個通用的操作系統(tǒng)，從設(shè)計上并不適合于實時作業(yè)操作，但其符合POSIX1003.1b(可移植操作系統(tǒng)實時編程的標準)關(guān)于實時拓展部分的標準，本文采用整體內(nèi)核架構(gòu)中搶占式補丁方式提高系統(tǒng)的實時性，對內(nèi)核通過打補丁方式在特征中選擇Full Preemptionkernel(RT)替換內(nèi)核配置文件defconfig和系統(tǒng)驅(qū)動文件drivers后編譯輸出內(nèi)核。內(nèi)核打RT補丁后，測試主任務的抖動大幅度降低，滿足系統(tǒng)響應需求。除實時化外，操作系統(tǒng)在參照板系統(tǒng)源碼的基礎(chǔ)上需對控制器新設(shè)備驅(qū)動進行開發(fā),不斷調(diào)試，實現(xiàn)Linux系統(tǒng)對硬件的邏輯操作。

2.1.3 軟PLC運行時系統(tǒng)移植和驅(qū)動組件開發(fā)

運行時系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，各功能模塊(通信、系統(tǒng)、內(nèi)核、應用程序模塊等)都有標準的接口，這種模塊分層的思想使得不同模塊可單獨開發(fā)，降低了系統(tǒng)復雜度。為使嵌入式平臺成為基于IEC61131-3的核心控制器，通過組件驅(qū)動和設(shè)備描述文件一步步實現(xiàn)底層變量與定義在開發(fā)層中的變量的映射，最終實現(xiàn)應用層對各硬件管腳的控制，實現(xiàn)過程如下：

(1) 安裝帶有基本組件和附加組件的運行時系統(tǒng)開發(fā)工具包，通過修改系統(tǒng)組件和系統(tǒng)配置組件源文件實現(xiàn)開發(fā)系統(tǒng)與運行時系統(tǒng)間的通信(包括定義通信方式、端口編號、波特率值等)和其他掘進機系統(tǒng)核心需求功能。在工具包的Native目錄創(chuàng)建3個文件夾：Projects放置運行系統(tǒng)解決方案工程，Sys拷貝全部系統(tǒng)組件，Rts Config放置從Rts Configurator引導工具中選取的功能組件、系統(tǒng)依賴源文件后導出的compact_NotImpl.h、compact.h和compact.c。在解決方案工程中添加Sys和Rts Config文件夾，新建存有組件和驅(qū)動的文件夾，還需添加系統(tǒng)配置文件和main.c文件，編譯解決方案工程，完成針對上述硬件的自定義運行時系統(tǒng)的構(gòu)建，其啟動過程如圖4所示。

圖4 運行時系統(tǒng)啟動過程Fig.4 Startup process of runtime system

(2) 實現(xiàn)定制驅(qū)動程序，添加I/O驅(qū)動模塊和集成的附加功能(外部庫)，連接外部系統(tǒng)等。根據(jù)掘進機控制系統(tǒng)核心的輸入輸出配置編寫驅(qū)動程序，以PLC Configure接口的形式編譯和連接到自定義的運行時系統(tǒng)，提供給軟PLC開發(fā)系統(tǒng)調(diào)用，在控制器硬件設(shè)備上實現(xiàn)運行。開發(fā)工具包提供了I/O驅(qū)動框架，根據(jù)系統(tǒng)核心的硬件配置，在驅(qū)動框架中通過修改IoDrvUpdateConfiguration()、IoDrvReadInputs()、IoDrvWriteOutputs()函數(shù)，將內(nèi)存數(shù)據(jù)搬至暫存區(qū)；通過修改IoDrvCopyInputData()、IoDrvCopyOutputData()函數(shù)，將輸入端口引腳狀態(tài)寫入緩沖區(qū)，輸出端口數(shù)據(jù)寫入具體引腳。最后需分別將每一個I/O驅(qū)動模塊的入口填入到Compact.h中，交叉編譯得到I/O組件的鏈接庫文件，并在.cfg配置文件添加寫好的各驅(qū)動組件名稱。針對平臺層組件，需編寫內(nèi)核模塊的配置文件，添加I/O接口配置，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備訪問和數(shù)據(jù)傳遞，完成驅(qū)動開發(fā)，重新編譯并燒寫內(nèi)核。每一個功能模塊驅(qū)動都要進行如上的修改過程。

(3) 根據(jù)實際硬件I/O編寫設(shè)備描述文件(文件類型為XML)，提供給軟PLC開發(fā)系統(tǒng)，需根據(jù)硬件平臺定義設(shè)備描述文件的Types(類型)、Strings(說明)、Device(設(shè)備，包括設(shè)備識別、設(shè)備信息、連接器、驅(qū)動信息和子對象)和Modules(驅(qū)動模塊)等，最終導入軟PLC開發(fā)系統(tǒng)并展示出整體資源表。

2.2 控制系統(tǒng)功能開發(fā)

掘進機控制系統(tǒng)開發(fā)主程序流程如圖5所示，開發(fā)語言采用符合IEC61131-3編程語言國際標準[11]的結(jié)構(gòu)化文本ST語言和圖形化FBD功能塊圖語言，實現(xiàn)了運行狀態(tài)判斷處理、通信、電動機邏輯控制啟停、綜合保護控制(為了作業(yè)安全，ST程序設(shè)定了聯(lián)鎖功能)、PWM 輸出控制等，實現(xiàn)了遠程遙控功能的電氣操作信號開關(guān)、液壓操作信號指令元件與操作箱按鈕、液壓系統(tǒng)操作桿對應。遙控模式下，操作箱除急停按鈕外，其他功能無效?；究刂乒δ艿目刂七壿嫼统绦蜷_發(fā)相對簡便，其子程序的開發(fā)流程在此不做闡述。

圖5 掘進機控制系統(tǒng)主程序流程Fig.5 Main program flow of roadheader control system

對于重點實現(xiàn)的自動截割功能，為掘進機控制系統(tǒng)配備懸臂垂直傾角傳感器、懸臂水平擺角傳感器和行程位移傳感器等，軟PLC通過模擬量采集端口采集傳感器信號，計算截割頭當前位置，并與巷道邊界進行比較，通過編程控制電液比例閥組各閥口的開閉和開度，最終實現(xiàn)懸臂的回轉(zhuǎn)升降、液壓缸的啟停順序和比例閥閥口流量控制，使得截割懸臂根據(jù)設(shè)定路徑準確截割，實現(xiàn)掃底、斷面成形和刷幫自動化。編程中需根據(jù)掘進機的不同機型設(shè)定斷面的截割尺寸，通過實時將截割頭位置信息與設(shè)定的垂直截割距離、水平截割寬度及斷面總高度的判斷進行比較決定每一步的截割頭的運動方向，自動截割控制流程如圖6所示。

圖6 自動截割控制流程Fig.6 Automatic cutting control process

除完成的自動截割控制和遠程遙控功能外，更多的自動化功能可進一步開發(fā)，先進的控制策略和智能的附屬設(shè)備有待引進，如開發(fā)懸臂擺速自適應控制功能，通過比較截割電動機實際電流與額定電流改變控制電液比例閥閥口開度的電流，實現(xiàn)擺速的自適應調(diào)節(jié)；開發(fā)定向掘進控制功能，系統(tǒng)核心通過位姿檢測得到位置數(shù)據(jù)，調(diào)整比例電磁閥開度進而控制行走馬達的轉(zhuǎn)速，通過左右行走的速度控制擺正掘進機位置，實現(xiàn)定向掘進。在軟PLC組態(tài)環(huán)境中，可將不同自動化功能固化成模塊，或采用軟PLC生態(tài)中已成熟的智能模塊，根據(jù)系統(tǒng)需求定制或調(diào)用相應模塊，方便不同功能掘進機間的移植。

3 系統(tǒng)測試

3.1 嵌入式軟PLC板級性能測試

為保證嵌入式軟PLC作為控制系統(tǒng)核心實現(xiàn)控制功能，對硬件電路各模塊的基本功能進行測試。記錄電源輸出電壓，測試電源功能的穩(wěn)定性；編寫測試程序，用萬用表測試數(shù)字量輸出功能；使用手動開關(guān)測試數(shù)字量采集功能；通過讀取微控制器寄存器的值計算電壓值，測試模擬量采集功能；通過發(fā)送接收數(shù)據(jù)測試通信功能。軟PLC硬件電路測試及RS232接口測試如圖7所示。測試結(jié)果表明各功能模塊均通過了測試，工作正常。通過示波器觀察RS232接口的收發(fā)數(shù)據(jù)波形，根據(jù)串行數(shù)據(jù)的格式解析波形可以看出，RS232接口接收到的數(shù)據(jù)正確，計算得到的波特率正確。

(a) 軟PLC硬件電路測試

(b) RS232接口接收數(shù)據(jù)波形

(c) RS232接口發(fā)送數(shù)據(jù)波形

3.2 比例控制原理及測試

在掘進機控制系統(tǒng)眾多自動化控制方案中，比例控制作為關(guān)鍵技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用，自動化功能的實現(xiàn)均基于PWM輸出驅(qū)動比例電磁閥的開度，比例電磁閥響應速度、控制精度和開口大小是影響對應懸臂或履帶執(zhí)行機構(gòu)運動的3個關(guān)鍵因素，比例控制也是嵌入眾多智能算法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在掘進機控制系統(tǒng)進行工業(yè)性整機試驗之前，嵌入式軟PLC除保證控制器性能穩(wěn)定外,還應實現(xiàn)比例電磁閥穩(wěn)定的比例輸出。

比例電磁閥在電路中可以等效為線圈L和電阻R的串聯(lián)，在時域中根據(jù)等效電路的電流關(guān)系可計算得到通過比例電磁鐵的瞬時電流。

(1)

式中：i(t)為比例電磁鐵線圈瞬時電流；U為加在線圈兩端的電壓；R為電阻值；T和D分別為PWM的周期和占空比；τ為比例電磁閥的電氣時間常數(shù)。

由式(1)計算得到t=TD和t=T時刻的電流值，根據(jù)兩時刻電流值可算得線圈平均電流I為

I=(U/2R)×

(2)

由式(2)可知，通過調(diào)節(jié)占空比可以近似實現(xiàn)線圈平均電流的線性調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)閥芯運動的調(diào)節(jié)。

為測試嵌入式軟PLC比例控制功能的穩(wěn)定性，設(shè)計了電流實時補償?shù)拈]環(huán)PI控制，其結(jié)構(gòu)如圖8所示。其中K2/(Ts+1)為電流反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù),K1,K2,K3為常數(shù)，T=L/R。根據(jù)經(jīng)驗和相關(guān)仿真結(jié)果，設(shè)置PWM頻率為比例電磁閥固有頻率的8倍，KP和KI為PI控制[12]的比例、積分增益系數(shù)，在程序中經(jīng)反復調(diào)整得到滿意的響應。相對于模擬式的控制方式，PWM驅(qū)動功耗低且抗干擾能力強，相比于無電流反饋的比例控制，閉環(huán)控制方式性能更可靠、控制精度更高、整機運行更平穩(wěn)[13-15]。

圖8 電流實時補償結(jié)構(gòu)Fig.8 Real-time current compensation structure

把PWM驅(qū)動接口接至試驗臺比例電磁閥，通信接口與遙控接收機連接，通過遙控器控制比例電磁閥的相關(guān)動作，測試得到比例電磁閥的響應時間小于600 ms，符合掘進機對比例電磁閥的響應時間要求，且比例輸出穩(wěn)定。通過改變比例電磁閥指令元件開度記錄其工作電流，通過改變程序中PWM占空比記錄其閥口壓力，經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)處理后得到的關(guān)系曲線如圖9、圖10所示。

在設(shè)計的比例驅(qū)動閉環(huán)控制中，對于不同電壓規(guī)格的隔爆比例電磁閥，指令元件開度與其工作電流具有良好的線性關(guān)系。且PWM占空比對比例電磁閥輸出壓力的調(diào)節(jié)接近比例電磁閥的理論調(diào)節(jié)曲線，在占空比小于0.1時,比例電磁閥位于死區(qū)，占空比大于0.1后，兩者的線性度良好，比例特性指標滿足工業(yè)要求。

圖9 指令元件開度與實際工作電流的關(guān)系曲線Fig.9 Relationship curves between opening of command component and actual current

圖10 PWM占空比與比例電磁閥輸出壓力的關(guān)系曲線Fig.10 Relationship curves between PWM duty cycle and proportional electromagnetic valve output pressure

3.3 系統(tǒng)整機功能測試

目前，采用嵌入式軟PLC作為控制核心的掘進機控制系統(tǒng)的基本控制、全遙控、自動截割等功能已在懸臂式掘進機整機試驗完成。掘進機自動截割實驗現(xiàn)場如圖11所示，掘進機根據(jù)設(shè)定的S路徑自動截割，圖中展示了自動截割過程中的6個位置，位置1為截割起始位置，經(jīng)位置2水平截割至位置3，然后向上截割至位置4，經(jīng)位置5反方向水平截割至位置6。試驗結(jié)果表明：控制系統(tǒng)基本功能良好、響應速度快，硬件可靠性滿足要求，自動截割誤差滿足掘進巷道截割斷面邊界檢測最大誤差小于10 cm的要求。

圖11 掘進機自動截割實驗現(xiàn)場圖像Fig.11 Automatic cutting experiment site pictures of roadheader

4 結(jié)論

(1) 基于嵌入式軟PLC的掘進機控制系統(tǒng)可實現(xiàn)掘進機基本邏輯控制、保護、遙控、自動截割等功能。相比于以PLC和專用控制器為系統(tǒng)核心的控制系統(tǒng)，采用嵌入式軟PLC的掘進機控制系統(tǒng)有效地降低了開發(fā)成本，其組態(tài)、開放、共享的模塊化和軟邏輯思想促進了掘進智能控制方案的集成，降低了掘進機控制系統(tǒng)的運維難度，提高了開發(fā)效率，也極大地便利了用戶的二次開發(fā)和程序升級?？刂葡到y(tǒng)跨平臺移植性好，可通過在開發(fā)系統(tǒng)拖拽設(shè)備模塊組件的方式定制不同的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的硬件可靠性高，環(huán)境適應性較強。

(2) 測試結(jié)果表明：軟PLC板級性能穩(wěn)定，在比例控制的表現(xiàn)上，比例電磁閥的工作電流與設(shè)定值、輸出壓力與占空比之間線性度好，響應時間小于600 ms?；谲汸LC的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了邏輯控制、信號采集、通信功能和穩(wěn)定的比例閉環(huán)控制。通過整機測試驗證該系統(tǒng)基本控制功能和遙控操作性能良好，自動截割斷面邊界最大誤差小于10 cm。

(3) 以軟PLC為核心的控制系統(tǒng)成熟度還需工業(yè)性試驗和實際生產(chǎn)的檢驗，基于嵌入式軟PLC平臺的面向掘進機掘進作業(yè)工藝改進的更多應用功能模塊集、更豐富的智能控制方案、更先進的控制算法是未來開發(fā)工作的重點。