基于DSP的煤矿电机远程控制系统的探讨

2018-02-15王爱军

机械管理开发 2018年5期

王爱军

（山西西山晋兴能源有限责任公司，山西太原 030000）

引言

煤矿电机远程控制系统在煤矿生产中的运用显现出良好的运行趋势，并且促进了煤矿生产效率及质量的提升。为了确保该系统能够更好地控制电机运行，增强其运行的稳定性，在EtherCAT网络下，通过TMS320F28335-DSP芯片，借助其中的ePW模块及eQEP模块，同时借助编码器，进行有效的编码，进一步促进对电机能够实现快速转速控制，同时实现位置控制，进一步促进电机远程控制的精度[1]。

1 控制系统构造分析

针对煤矿电机远程控制系统来说，主要由两部分构成，分别是主站与从站，针对主站部分，主要是在地面的控制室，而对于从站部分，则是井下工作现场。主站构成元素主要有：PC机、网卡；从站则包含TMS320F28335-DSP芯片控制器、煤矿电机、驱动器。连接主站及从站，主要是依靠ET1100芯片接口板，实现通讯联系。PC机，利用EtherCAT网络输送控制数据，到达DSP控制器，这样的做的目的是为了控制煤矿电机运行[2]。

2 主站部分分析

主站是控制系统非常核心的部分，主要是依靠TwinCAT软件，借以实现EtherCAT主站运行功能。主站与从站之间具有密切的联系，是借助通信实现联系，在通信之前，必须对TwinCAT系统管理器系统部分，PLC及I/O接口定义，对上述三个部分予以配置。而配置文件格式也有着明确的要求，主要是以XML格式为主，管理器正式启动之前，必须将配置好XML文件复制，将其放置在适当的文件夹下。

3 从站部分分析

从站在系统中的作用是不容忽视的，主要实现DSP与ET1100之间的通信，更重要的任务是对煤矿予以位置控制。

3.1 硬件

从站硬件设备，主要是由两个部分构成的，其一，ET1100与DSP接口连接；其二，DSP与驱动器予以接口连接。在DSP与驱动器的接口连接中，是需要借助DSP的ePWM模块，还有eQEP模块完成的。

ePWM模块是该系统中极为重要的控制模块，其作用在于控制煤矿电机。而从属性层面分析，其属于脉宽调制解调器模块，并且属于强化型，它主要是由以下模块组成的：时基模块、事件评价模块、计数比较模块、死区模块、触发区模块等等。TMS320F28335型号DSP中，总计包含6个独立的ePWM模块，而针对每个ePWM模块，必须要有对应的EPWMxA、EPWMxB输出设备。

煤矿电机设备，对其进行检测主要是借助eQEP模块，在检测结果中主要包含实际位置、速度及方向。在TMS320F28335型号中，DSP的eQEP模块主要是由以下两部分构成的：位置计数/控制单元、正交解码单元，而针对前者来说，在解码后的信号，必须进行位置脉冲计数，正方向运动，必须进行增计数，而反方向则予以减计数；而对于后者而言，重点针对的是编码器中的脉冲，还有方向反馈信号，予以解码。所以在模块中计数器能够较为准确的判定，获取煤矿电机位置[3]。

3.2 软件

基于DSP的软件程序，通常是运用C语言进行编写，在CCS环境下，进行调试，具体来说主要涵盖两个部分：网络通信和位置控制。

3.2.1 网络通信

网络通信就是对数据的读写，主要分为三个部分，分别是主函数程序、初始化程序、循环程序。针对网络通信部分，初始化程序必须要完善硬件初始化，还有EtherCAT从站接口初始化，再到数据字典初始化，生成过程数据空间。所谓硬件程序的初始化程序具体是以下模块的初始化，主要有：DSP端口寄存器、ePWM模块、eQEP模块、SPI串行通信模块、从站控制器，这在某种程度上能够为控制处理做好准备，前期处理工作也是非常重要的。EtherCAT从站接口，对其进行初始化操作，具体针对的是CoE模式、电机状态、紧急事件及时钟寄存器，对其分布初始化处理。而针对数据字典初始化，相对来说只需完成输入输出通道的管理，主要是指同步管理功能，继而达到网络通信功能得以实现，特别是针对备份项目加载。通信协议初始化，主站配置AL控制，这样的寄存器设备能够发挥自身的功能性，从站需要发出请求状态信号，而从站在收到信号之后，进入操作状态[4]。

MainLoop模块，主要是借助输入输出数据交换，还有EtherCAT状态转换，通过上述两部分控制来完成，由此就实现了主站与从站之间的通信转换，完成数据传输功能，并且实现控制功能。输入输出数据交换，从整体角度分析主要是有两种交换形式：其一，主站输入输出，所对应的接口控制器，从站输入输出，相对应的接口控制器，两者之间能够实现数据交换；其二，从站应用程序，相对应的控制器，还有从站控制器，彼此之间的数据交换。EtherCAT状态转换，在某种程度上能够达到电机以下状态的自由切换：初始化状态、预运行状态、安全运行、运行状态等等。

3.2.2 位置控制

位置控制部分，其具体功能性主要体现在两个方面：分别是周期控制数据、反馈数据传输。系统初始化完成之后，DSP自此之后就会发生变化，进入周期性运行状态。当ET1100接受数据帧以后，申请将直接被打断，而直接会影响到DSP，导致其也会由此中断，读取指令数据，并且还需要将反馈数据进行记录，从而使其到达从站控制器之中，然后借助上述指令来实现有效的管理，由此控制伺服驱动器，这样能够达到伺服电机运转。位置控制部分是系统软件部分最为重要的组成部分，其自身的功能性促使在实际运作过程中具有良好的价值性，特别是在DSP之后的ET1100系统数据能够更为准确，直观反映所在位置，从而能够达到良好的控制效果，以期为煤矿电机远程控制系统的实现注入自己的活力，并获得良好的位置控制效果，增强控制系统的智能化控制。