采煤機(jī)電氣分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用

摘 要：近些年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的不斷發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)之中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，往往能夠?qū)崿F(xiàn)更為精確的控制。文章的研究目的就在于促進(jìn)電氣控制系統(tǒng)在采煤機(jī)之中的應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)前在我國(guó)的煤礦開(kāi)采業(yè)中，機(jī)械化程度也在進(jìn)一步的提高，而且當(dāng)前的煤礦開(kāi)采基本上都是應(yīng)用的采煤機(jī)，但是傳統(tǒng)的采煤機(jī)控制手段往往都是人工控制，控制的效果不理想，控制精度不高，所以為了適應(yīng)現(xiàn)代化礦井的要求，文章對(duì)采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，最后得出將電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用于采煤機(jī)之中能夠有效提高煤礦開(kāi)采效率的結(jié)論，以期能夠?qū)崿F(xiàn)電氣控制系統(tǒng)在采煤機(jī)中得到更好應(yīng)用的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；電氣控制系統(tǒng)；應(yīng)用

前言

煤炭是一種重要的能源，所以煤炭資源的開(kāi)采工作也顯得至關(guān)重要，為了能夠?qū)γ禾假Y源進(jìn)行有效的開(kāi)采，人們開(kāi)始對(duì)礦山機(jī)械加以充分的利用，通過(guò)對(duì)于采煤機(jī)等礦山機(jī)械的有效利用，大大地提高了煤礦開(kāi)采的效率，但是當(dāng)前對(duì)于煤炭的需求量也在進(jìn)一步地增大，僅僅依靠傳統(tǒng)的采煤機(jī)已經(jīng)不能夠很好地滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，因此當(dāng)前將電氣控制系統(tǒng)引入了采煤機(jī)之中，對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的引入可以使得采煤機(jī)更為穩(wěn)定的運(yùn)行，大大地提高煤炭開(kāi)采的效率，所以對(duì)于采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行研究是非常有必要的。

1 采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)的控制對(duì)象就是采煤機(jī)，這是一種復(fù)雜的重型機(jī)械設(shè)備，而且它還會(huì)發(fā)生實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)，采煤機(jī)的工作環(huán)境也較為特殊，不像其它普通的機(jī)械，采煤機(jī)往往需要在地下開(kāi)展工作，由于伴隨著采礦工作的開(kāi)展，采煤機(jī)也需要不停地運(yùn)動(dòng)，所以采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)的各部分之間必須要有相互作用的反饋調(diào)節(jié)，因而也就對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了非常高的要求。

采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)可以分為集中控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)。一般而言，傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)都是通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的利用來(lái)將各個(gè)節(jié)點(diǎn)所收集到的信息進(jìn)行傳送，在這些信息傳送到控制計(jì)算機(jī)之后，由計(jì)算機(jī)做出決策，然后再將決策信息傳輸至各個(gè)執(zhí)行裝置，通過(guò)這些裝置來(lái)完成相應(yīng)的操作。而分布式控制系統(tǒng)則進(jìn)一步強(qiáng)化了系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)的走線更為簡(jiǎn)潔，這樣更加便于控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在當(dāng)前的煤礦開(kāi)采業(yè)中，往往都是使用的分布式電氣控制系統(tǒng)，分布式電氣控制系統(tǒng)能夠更好地滿(mǎn)足煤礦開(kāi)采的需求。之所以廣泛地在采煤機(jī)中應(yīng)用分布式電氣控制系統(tǒng)，主要原因就在于該系統(tǒng)具有一系列優(yōu)勢(shì)。

2 分布式控制系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)組成包括主、從控制器、信號(hào)采集模塊、新型遙控系統(tǒng)、變頻器控制系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)等部分構(gòu)成。各部分之間全部通過(guò)CAN總線進(jìn)行通訊。

3 分布式電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）使用高性能32位、150MHz處理器的控制器，內(nèi)部所有模塊都有防短路并具診斷功能的數(shù)字及模擬輸入輸出口，為實(shí)現(xiàn)與其他智能單元的數(shù)據(jù)交換還備有多種通訊接口（如RS232、485、CAN等），使得采煤機(jī)各個(gè)功能部件的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，并且本身這些控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)就具有相對(duì)獨(dú)立的特征。（2）通過(guò)對(duì)分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用，也進(jìn)一步地簡(jiǎn)化了采煤機(jī)內(nèi)部的控制連線。高速CAN總線網(wǎng)絡(luò)（速率可達(dá)250kB/s），主控制器與從控制器、各控制器與各數(shù)據(jù)采集模塊之間全部采用CAN總線進(jìn)行連接與通訊。只需要兩根線就可以將所有設(shè)備進(jìn)行連接。使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可維護(hù)性得以提高，而且也進(jìn)一步降低了設(shè)計(jì)難度。（3）分布式控制系統(tǒng)有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠在不同類(lèi)型的采煤機(jī)上進(jìn)行使用，所以使得設(shè)備的成本也得到了有效地降低。

4 采煤機(jī)分布式電氣控制系統(tǒng)的特殊要求

采煤機(jī)的性能對(duì)于采煤的效率有著非常重要的影響，但是能夠?qū)Σ擅簷C(jī)性能產(chǎn)生影響的因素非常之多，所以為了有效地保證采煤機(jī)的性能得以正常的發(fā)揮，對(duì)于采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)也提出了更高的要求。

（1）由于采煤機(jī)的工作場(chǎng)所是井下，所以其工作環(huán)境是較為惡劣的，而且在井下還存在著大量的易燃易爆炸的氣體，所以在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要考慮防爆方面的要求，防爆特性是采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)所必須要具備的一個(gè)性能，同時(shí)采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)如果具有防爆性能，也能夠更好地保證采礦的安全。（2）隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在采煤機(jī)中開(kāi)始廣泛地應(yīng)用電牽引技術(shù)，對(duì)于電牽引技術(shù)的應(yīng)用雖然在一定程度上提高了煤礦開(kāi)采的效率，但是同時(shí)也使得控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率大大地提高，而且如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，維修工作也十分的困難，這時(shí)也會(huì)使得生產(chǎn)的效率降低，而且還會(huì)對(duì)工作人員的人身安全造成威脅，所以在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要對(duì)軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，這樣才能夠盡可能地避免故障對(duì)其所造成的影響。（3）當(dāng)前采煤機(jī)的自動(dòng)化程度也得到了有效的提高，所以當(dāng)前對(duì)于采煤機(jī)的功率要求也更加的高，因此在對(duì)采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要考慮到對(duì)于采煤機(jī)功率的影響，只有有效保證采煤機(jī)的功率，才能夠使得電氣控制系統(tǒng)得到更好地發(fā)展和應(yīng)用。（4）由于采煤機(jī)的工作環(huán)境較為惡劣，所以采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)也會(huì)面臨這些惡劣的工作環(huán)境，而整個(gè)控制系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同構(gòu)成的，因此就必須要保證系統(tǒng)的耐用和堅(jiān)固，所以應(yīng)用的控制器具有堅(jiān)固耐用的鋁壓鑄殼體（防護(hù)等級(jí)IP65），達(dá)到安全性的抗電磁干擾及機(jī)械應(yīng)力時(shí)的防護(hù)作用，能適應(yīng)惡劣環(huán)境條件和極端工作溫度（-40℃±85℃）。具有體積小、可靠性高、抗震性能高特點(diǎn)，保證整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（5）由于不同的客戶(hù)對(duì)于電氣控制系統(tǒng)的性能要求有所不同，所以在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要考慮到用戶(hù)的特殊需求，保證其軟硬件能夠得到靈活的配置。

5 結(jié)束語(yǔ)

在采煤機(jī)中對(duì)電氣控制系統(tǒng)加以有效地應(yīng)用，可以使得采煤的效率大大提高，但是在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用的過(guò)程中，必須要注重結(jié)合礦井以及采煤機(jī)的實(shí)際情況來(lái)對(duì)相應(yīng)的軟硬件進(jìn)行選擇，同時(shí)也應(yīng)該進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，這樣才能夠使得電氣控制系統(tǒng)得到更好的應(yīng)用，提高煤礦開(kāi)采的效率，促進(jìn)我國(guó)煤礦開(kāi)采業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]苑葵，高錳.采用雙控制器的交流電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)[J].煤礦機(jī)械，2013，34（9）：688-690.

[2]鄭莉平，文月.基于PCC控制的交流變頻電牽引采煤機(jī)[J].煤礦機(jī)械，2012，33（9）：185-186.

[3]陳明生.PLC在交流電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2014（7）：296-297.

作者簡(jiǎn)介：宋棟帥（1987，04-），男，山西陽(yáng)城人，2009年7月畢業(yè)于山西大同大學(xué)工學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，本科學(xué)歷、工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師，研究方向?yàn)椴擅簷C(jī)電控系統(tǒng)的可靠性及自動(dòng)化。