InterControl控制器在掘进机电控系统上的设计应用

田乐 安栋 王亮

将Intercontrol移动车辆专用控制器应用到掘进机电控系统上，发挥其极高的防护能力和Canopen总线连接的特性，将进一步提高了掘进机电气系统在极其恶劣煤矿井下的使用可靠性。主要介绍系统以控制器作为核心单元的硬件组成以及技术难点CANopen总线通讯的具体步骤。

一、Inter control控制介绍

ICF-I控制器是德国inter control生产的专业用于工程车辆的控制单元，全太空铝外壳封装具有防尘、防水、防电磁干扰、防震等特性。24V直流供电，省去了开关电源部分，也就少了一个故障点。其拥有丰富的接口资源，34个开关量、12个模拟量、8个PWM输出、3个Can接口。

二、系统硬件组成

掘进机的电气控制主要是控制掘进机的油泵、截割（高低速）、二运和备用电机的启停，以及对几个电机进行综合保护，并将相关信息和故障显示到显示屏上。其硬件组成如图表1。

控制器是系统的核心，系统所有逻辑关系、数据处理程序都在里面。扩展模块选用Wago的一款终端适配器加5个4路模拟量模块，1个热电偶采集模块，其负责采集各回路的三相电流、电机PT100。I/O模块位于操作箱内部，将操作箱面板的输入开关量通过CAN总线传输给控制器。显示屏显示操作画面，各相电流、系统电压、电机温度、故障显示，历史故障查询，参数设置等等。

三、Canopen总线通讯

控制器是Canopne总线的主站，监视控制整个网络，扩展模块是5号站，IO模块是3号站，显示屏是20号站。控制器Canopen通讯初始化过程如下：

1） 用函数COBADD（）设置控制器心跳为512ms，CM_Init（）设置控制器主节点为1，通讯速率为250Kb，采用心跳监测模式，同步时间为50ms；

2） 将所有初始化时进行发送的数据填充到数组里面。

对控制器数据字典进行映射数据填充，将TxPDO1至TxPDO16数据段映射到地址段%MB0-%MB127， 16个TxPDO的标识符分配如图表2

3） 数据填充完后进行Canopen通讯的初始化，其初始化必须经过8个步骤的转换

a. 添加整个网络节点，设置节点心跳和生命周期；

b. 启动所有节点的监测；

c. 等待每个节点都能收到主节点配置的信息；

d. 等待预操作，初始化SDO参数；

e. 发送SDO命令，对节点进行配置；

f. 等待每个节点都能收到主节点配置信息；

g. 检测节点状态，各节点状态不处在停止状态则进入下一步；

h. 启动所有节点，进入操作状态。

以上每个步骤必须在前一个步骤成功运行后才能进行，该过程正常运行后网络上的所有节点就可以进行数据的发送和接收。

4）节点保护和监视

控制器作为主站监控整个网络节点状态，通过NMT节点保护服务，检查每个节点的当前状态，函数CM_GetNodeState（）读取各个节点状态。节点状态返值表示的含义如图表3

四、结束语

车辆专用控制器的引入，简化了系统结构，提高了模块化程度，增强了扩展性，使掘进机电气系统得到了很大的提高。该系统也经过了长期的实践验证，故障率极低，稳定性可靠性都很高。

参考文献

[1] 周立功，严寒亮，黄晓清.项目驱动-CAN-bus现场总线基础教程.

北京：航空航天大学出版社，2012.

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

（作者单位：西安煤矿机械有限公司）