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基于PLC的悬臂式掘进机电控系统的设计与实现
悬臂式掘进机在煤矿采矿工作中扮演着重要的角色，一般采用液压和电气控制系统进行操作。随着现代化技术的发展和PLC的应用，基于PLC的悬臂式掘进机电控系统逐渐成为主流。本文将介绍基于PLC的悬臂式掘进机电控系统的设计与实现过程。
一、系统方案设计
1.系统组成
基于PLC的悬臂式掘进机电控系统主要由PLC、运动控制器、触摸屏、电机和传感器组成。其中，PLC作为核心控制设备，通过与其他设备的连接和控制，实现掘进机的运行、状态检测和故障报警等。
2.系统功能
基于PLC的悬臂式掘进机电控系统的主要功能如下：
（1）控制掘进机的移动和旋转，使其能够到达采煤现场并进行采煤作业。
（2）控制采镐机的起升和下降，使其能够钻进煤矿中进行采煤作业。
（3）控制采镐机的回转、移动和进退，以满足采煤的需要。
（4）检测掘进机和采镐机的状态，及时报警并保证运行安全。
二、系统设计实现
1.硬件设计
基于PLC的悬臂式掘进机电控系统的硬件设计主要包括控制器、运动控制器、触摸屏、电机和传感器等。
（1）控制器
控制器采用了西门子PLC进行设计，控制器安装在掘进机上，负责整个系统的运行与控制。PLC通过各种传感器接收信号，并通过程序计算控制器运行，控制采镐机在矿井隧道上的移动。
（2）运动控制器
运动控制器采用了德国伺服运动控制器，负责控制采镐机的运动和转向，以确保掘进机能够在煤矿中稳定运行并采煤。在采煤时，运动控制器还能够实现运动速度的调整和运动方向的变更，以满足不同采煤作业的需求。
（3）触摸屏
触摸屏作为掘进机电控系统的交互界面，能够方便地获取掘进机和采镐机的状态信息。在操作时，工人可以通过触摸屏控制掘进机及采镐机的起升、下降、回转、进退和移动等。
（4）电机
电机主要用于驱动采镐机和掘进机。采镐机需要通过电机提供的动力进行起升、下降、回转、移动和进退等操作。掘进机则需要通过电机提供的动力完成矿井隧道的移动。
（5）传感器
传感器主要用于检测掘进机和采镐机的状态，包括位置、角度、速度、负载、压力、温度和湿度等。当发现状态异常时，传感器能够及时向PLC发送信号，以便掘进机和采镐机停止运行或报警。
2.软件设计
PLC程序的设计是系统的核心，负责对底层硬件的控制。整个PLC程序可以分为三个部分：采镐机控制程序、掘进机控制程序和系统控制程序。
（1）采镐机控制程序
采镐机控制程序主要负责实现采镐机的起升、下降、回转、移动和进退等操作，同时还需要处理下降过程中的重力、钻进工具的摩擦力以及采煤时松散物料的排放等问题。
（2）掘进机控制程序
掘进机控制程序主要负责实现掘进机在矿井隧道中的移动和转向操作。通过掘进机控制程序，掘进机能够轻松地到达采煤现场并进行采煤作业。
（3）系统控制程序
系统控制程序集成了采镐机控制程序和掘进机控制程序，并添加了系统状态检测和报警功能。当系统检测到掘进机或采镐机发生故障时，会立即停止运行，从而保证工人的安全。
三、系统优点与展望
基于PLC的悬臂式掘进机电控系统具备以下优点：
（1）全自动化：采用PLC控制器和运动控制器，可以实现自动化的控制，减少人工干预和操作失误。
（2）高效节能：系统可靠性高，效率高，减少能源浪费和煤炭浪费，具有较好的节能效果。
（3）安全可靠：系统具有状态检测和报警功能，保证了工人的生命安全和设备的安全性。
总之，基于PLC的悬臂式掘进机电控系统的发展是趋势，它将在煤矿采矿工作中得到更加广泛的应用和发展。