淺談采煤機(jī)電控部分的應(yīng)用和原理

秦新華

摘 要：本采煤機(jī)采用機(jī)載交流變頻調(diào)速技術(shù)，通過改變牽引電動機(jī)的供電頻率與電壓，實(shí)現(xiàn)牽引無級調(diào)速，并可根據(jù)截割電動機(jī)載荷，自動調(diào)節(jié)牽引速度，從而實(shí)現(xiàn)截割電動機(jī)恒功率作業(yè)。具有電動機(jī)過熱、過電流保護(hù)。同時(shí)，采煤機(jī)還采用了非常先進(jìn)的控制技術(shù)和多種保護(hù)措施，工作安全可靠。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；電動機(jī)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.072

1 電控部分的特點(diǎn)

（1）體積小功能強(qiáng)大。為適應(yīng)薄煤層電牽引采煤機(jī)結(jié)構(gòu)上的需要，采用1140V變頻器，從而節(jié)省了大量的空間。主控器的核心器件為PLC，顯示器采用POD顯示器使得采煤機(jī)的控制功能高度集成，可達(dá)到與工控機(jī)類型主控器的所有功能，而體積則大幅減小，結(jié)構(gòu)更加簡化。

（2）較高的可靠性保證。遙控器與紅外操作站可獨(dú)立操作采煤機(jī)，使得采煤機(jī)運(yùn)行的可靠性大大提高。

（3）參數(shù)設(shè)置的靈活性。通過紅外鍵盤及POD屏幕兩種設(shè)置方式的操作，可方便地對采煤機(jī)運(yùn)行及保護(hù)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在線修改、永久記憶。

（4）全方位生動的界面顯示及多角度的故障判斷信息。電控系統(tǒng)可對采煤機(jī)運(yùn)行中十幾個(gè)參數(shù)以及有關(guān)保護(hù)和運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置界面進(jìn)行顯示。屏幕上還可觀察到各有關(guān)軟件繼電器及硬件繼電器的運(yùn)行狀態(tài)及主控器內(nèi)各部件間通信的狀態(tài)，并備有故障顯示功能。

（5）提高了采煤機(jī)操作的自動化程度。采煤機(jī)在運(yùn)行過程中，可以隨機(jī)鍵盤操作也可以離機(jī)遙控操作，從而增加了采煤操作的靈活性，另外，采煤機(jī)的自動調(diào)高記憶功能更是緩解了司機(jī)人員操作的緊張程度。

2 系統(tǒng)組成及功能

2.1 主回路

主回路由隔離開關(guān)QS、截割電機(jī)M1、M2、M3、M4和油泵電機(jī)M5、變頻控制器BP、牽引電機(jī)M6、M7等組成，工作電壓為1140V，上述設(shè)備是完成采煤機(jī)的供電、截割、調(diào)高及牽引調(diào)速等工作的執(zhí)行環(huán)節(jié)。

2.2 控制回路

控制回路由控制變壓器B、旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA1、SA2、SA3、SA4、遙控發(fā)射機(jī)YF、瓦斯斷電儀C、紅外操作站HC、紅外接收板HJ、顯示屏XP、工作閘電磁閥線圈DQ1、左調(diào)高電磁閥線圈DQ2、DQ3、右調(diào)高電磁閥線圈DQ4、DQ5、左搖臂傾角傳感器A1、右搖臂傾角傳感器A2、機(jī)身位置傳感器X及主控器ZK等組成。

3 工作原理

電控系統(tǒng)的工作原理按功能塊分述如下：

3.1 采煤機(jī)電源的通、斷

通過控制順槽中磁力啟動器先導(dǎo)回路的通斷來實(shí)現(xiàn)。起動時(shí)的路徑：先導(dǎo)回路210→SA1（11-12）→SA1（2-1）（CP202）→急停繼電器J2的常閉接點(diǎn)→CP203→先導(dǎo)回路；運(yùn)行時(shí)（SA1右旋后松開回到中間位置），雖然SA1（2-1）斷開，但先導(dǎo)回路靠與SA1（2-1）并聯(lián)支路電源自保繼電器J1常開接點(diǎn)（這時(shí)已經(jīng)閉合）保持接通。

3.2 運(yùn)輸機(jī)的閉鎖與解鎖控制

運(yùn)輸機(jī)的閉鎖控制通過SA2（1-2）和急停繼電器接點(diǎn)串聯(lián)支路的通斷來實(shí)現(xiàn)。

3.3 左截割電機(jī)起動控制

右旋SA3旋鈕，通過SA3（1-2）使KM1接觸器線圈能夠得到36V電源的供電，KM1吸合，其輔助觸點(diǎn)KM1-1閉合，并通過SA3（11-12）自保，使左搖臂的截割電機(jī)M1、M2起動運(yùn)轉(zhuǎn)。左旋SA3旋鈕，KM1（11-12）斷開，KM1釋放，電機(jī)M1、M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

SA3右旋起動時(shí)，除了使KM1吸合，還有兩個(gè)輔助功能：1）SA3（7-8）閉合，封鎖了電流互感器的起動電流，2）SA3（9-10）斷開，使起動信號回路斷開，給PLC提供一個(gè)起動信號，使電流封鎖動作能夠延遲到幾秒鐘以后。

右旋SA4旋鈕，可操作KM2起動右截割電機(jī)，其動作過程與操作SA3的動作過程類似。

3.4 主控器的工作原理

主控器主要有以下幾部分組成：1. 控制電源板、2. 本安電源板、3. 繼電器板、4. 隔離板、5. 遙控接收板、6. 瓦斯斷電接收板、7. 機(jī)身傾角傳感器、8. PLC、9. 模擬量模塊。

控制電源板提供DC 24VA、DC 24VB、DC 12V、DC 6V各等級電源，并提供一個(gè)電源電壓采樣的信號。其中，一路DC 24V電源給PLC、2個(gè)模擬量模塊、紅外線接收板HJ、繼電器板、隔離板。另一路DC 24VB電源給顯示屏XP， DC 12V電源給遙控接收板，DC 6V電源給繼電器板。除此之外，瓦斯斷電接收板由主控器外部的控制變壓器的AC 25V電源直接供電。本安電源提供的+12V電源通過隔離板向傳感器供電。

采煤機(jī)起動后，主控器就開始了工作，PLC適時(shí)檢測輸入信號，根據(jù)控制信息和狀態(tài)信息，PLC通過不斷的運(yùn)算決定有關(guān)的軟硬件輸出狀態(tài)，并把這些狀態(tài)提供給POD、繼電器板。從而實(shí)現(xiàn)諸如顯示、急停、牽引、和調(diào)高等項(xiàng)目的控制功能。

采煤機(jī)的調(diào)高自動記憶功能的核心部件是PLC。正常工作時(shí)，PLC可通過位置傳感器、3個(gè)傾角傳感器將采煤機(jī)的位置與左右搖臂調(diào)高的情況記錄下來，對于工作面的某一個(gè)位置（在工作面長度方向上的某一個(gè)X坐標(biāo)點(diǎn)）就確定了采煤機(jī)的位置與調(diào)高的一一對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)采煤機(jī)再次經(jīng)過這點(diǎn)時(shí)（不管向哪個(gè)方向牽引），PLC將以記憶中的數(shù)據(jù)控制采煤機(jī)的采高。如果在此期間有人工進(jìn)行干與，則采高的調(diào)節(jié)將以人工的干與為主進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)將現(xiàn)有的結(jié)果進(jìn)行記憶。

4 結(jié)論

電控系統(tǒng)內(nèi)部采用模塊化結(jié)構(gòu)。主控器及顯示接收組件集中了電控箱內(nèi)大部分的零部件，使電控箱內(nèi)部的接線簡單明了，增強(qiáng)了電氣維護(hù)的可操作性。本次電控部分還設(shè)置了紅外操作站，按照其操作方式不同，將其分為分紅外鍵盤和紅外接收板兩部分，紅外鍵盤是將各操作命令變成編碼數(shù)據(jù)信號，通過紅外發(fā)射管將信息發(fā)送出去，它放在電控箱的左腔前蓋板上。紅外接收板則通過蓋板上的窗口接收紅外鍵盤的操作信息，并將編碼的數(shù)據(jù)信號解碼為操作命令信號，通過串口將命令數(shù)據(jù)傳送給主控器內(nèi)的PLC來實(shí)現(xiàn)各種控制。

參考文獻(xiàn)：

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