基于MODBUS协议的矿用高压组合开关综合控制器的研制

  引言

矿用高压组合开关在带式输送机，转载机，采煤机等重型设备应用十分广泛，是煤矿井下供配电的主要设备。综合控制器对组合开关控制的目的是当系统中有控制操作或故障发生时，控制器控制组合开关动作实现切断或闭合组合开关，以实现对设备的控制和保护功能。现在煤矿生产中使用的矿用高压组合开关，控制器核心芯片一般采用单片机，存在信号处理速度慢，硬件设计复杂等缺点。近年来数字信号处理器(Digital Signal Processor)在功能、处理速度和处理能力方面都取得了划时代的突破，并广泛应用在数据通信、自动控制等领域，广受设计者青睐。MODBUS是MODICON公司于1979年提出的一种通信协议，经过多年的实际应用，已经成为一种应用于工业控制器上的标准通信协议，并且广泛应用在煤矿生产的FCS（现场总线控制系统）中。本文针对煤矿生产现场的实际情况，设计并实现一种基于DSP和MODBUS协议的综合控制器，其基本任务是通过对供电线路参数及电机温度的采集和处理，得出相应的控制和保护信息，以实现组合开关的动作。而且，综合控制器有MODBUS总线接口，可以和PLC以及监控计算机通信进行远程监控。

1 硬件总体结构及工作原理

综合控制器硬件主要由DSP及其外围电路所构成的最小系统、开关量输入电路、A/D信号采集和调理电路、开关量输出电路、液晶显示电路，键盘电路^[1]，片外扩展RAM，JTAG仿真口电路，MODBUS总线接口电路等部分组成，综合控制器总体结构如图1所示。

该控制器有三种工作方式：闭锁、手动和集控方式。其中集控有两种工作模式：模式一是线路1和2分别控制1#电机和2#电机，这时双速切换开关不起作用，可实现1#电机和2#电机主从控制；模式二是线路1和2控制同一台电机，该电机须是双速电机，这时通过切换双速开关3KM可实现调速。手动

图1 综合控制器硬件总体结构图

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