基于PLC的液壓牽引采煤機(jī)的無(wú)線控制系統(tǒng)研究

李國(guó)棟

（陽(yáng)煤集團(tuán)二礦， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

液壓牽引采煤機(jī)的無(wú)線控制是我國(guó)煤礦業(yè)最主要的生產(chǎn)方式，在我國(guó)的大多數(shù)煤礦工廠中得到廣泛應(yīng)用。電牽引采煤機(jī)使用的是多個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，這會(huì)使機(jī)器的功率變大。因?yàn)檫@種采煤機(jī)的機(jī)身比較長(zhǎng)，大多數(shù)被應(yīng)用在工作面長(zhǎng)的煤層工作面中。煤礦是不可再生資源，對(duì)于一些開(kāi)采過(guò)的煤礦，進(jìn)入煤礦回采期時(shí)，煤礦的儲(chǔ)存量會(huì)變小，工作面的長(zhǎng)度也會(huì)縮短。在這種情況下，需要使用機(jī)身長(zhǎng)度較短的牽引采煤機(jī)，尤其是一些單滾筒液壓的采煤機(jī)，大多數(shù)這類(lèi)煤礦會(huì)使用MGD150-NW采煤機(jī)，這種機(jī)器具有臂短的特點(diǎn)。我國(guó)大型的煤礦開(kāi)采集團(tuán)有MGD150-NW采煤機(jī)將近30臺(tái)，其中只有少部分是液壓牽引式采煤機(jī)。這種液壓牽引采煤機(jī)雖然具有一定的優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的問(wèn)題，例如電機(jī)的工作以及其他零件都是由液壓控制的，電控系統(tǒng)的保護(hù)功能較弱，對(duì)滾筒高度的調(diào)整沒(méi)有機(jī)器輔助，只能憑借經(jīng)驗(yàn)，這就會(huì)造成機(jī)器的效能降低。

1 液壓牽引采煤機(jī)的介紹

采煤機(jī)是煤礦生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要手段。采煤機(jī)最主要的特點(diǎn)是體積較小、質(zhì)量較輕、產(chǎn)生的噪音小、安全性高。采煤機(jī)的種類(lèi)大致分為四種，包括分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式[1]。在我國(guó)使用較多的是滾筒式采煤機(jī)。但是滾筒采煤機(jī)容易出現(xiàn)甩煤?jiǎn)栴}，容易造成操作人員的人身安全問(wèn)題。液壓牽引采煤機(jī)的使用中也偶爾會(huì)出現(xiàn)操作人員被煤塊砸中的事故，所以需要加強(qiáng)對(duì)液壓牽引式采煤機(jī)的控制。

2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)主要是由8AD、無(wú)線接收模塊和無(wú)限發(fā)送機(jī)等五部分組成。該控制系統(tǒng)可以同時(shí)接收8路模擬量的信號(hào)。在PLC系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，首先要對(duì)機(jī)器液壓箱的溫度、油量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確認(rèn)所有工作都沒(méi)有任何異常后，開(kāi)始操作使用。如果使用前不對(duì)機(jī)器進(jìn)行全方位的檢查，就極其容易帶來(lái)安全隱患，影響采煤工作的正常進(jìn)行。在牽引采煤機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，要對(duì)功率、溫度和水壓等各個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)任何異常，就要立即停止工作[2]。在停止作業(yè)的時(shí)候，要對(duì)牽引系統(tǒng)進(jìn)行歸零處置，再進(jìn)行其他操作。無(wú)線系統(tǒng)是通過(guò)PLC控制信號(hào)進(jìn)行操作的，在對(duì)液壓油驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制時(shí)，要同時(shí)驅(qū)動(dòng)與之對(duì)應(yīng)的液壓缸實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，其目的是為了保證人工操作要高于遙控的操作。

3 液壓控制系統(tǒng)的改造方案分析

MGD150-NW型采煤機(jī)在液壓牽引時(shí)主要是用手柄的左右轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的牽引。在這個(gè)操作的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)的度數(shù)是凸輪裝置在轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。調(diào)節(jié)速度的裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)主要油泵，可以實(shí)現(xiàn)牽引和速度變換兩種作用。要想實(shí)現(xiàn)遙控操作，主要的是在驅(qū)動(dòng)手柄的前面位置增加一個(gè)齒輪，這個(gè)齒輪最主要的作用就是實(shí)現(xiàn)無(wú)線操作。齒輪油由雙活塞齒條油缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，齒條油缸又需要電磁閥進(jìn)行供給液體，而電磁閥在無(wú)線操作中起過(guò)渡作用。電磁閥在無(wú)線裝置中可以對(duì)遙控裝置進(jìn)行控制，這樣就能夠最大程度地保證人工的操作速度高于遙控設(shè)備，能夠大大提高采煤工作的安全性。使用MGD150-NW型號(hào)的采煤機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)臂搖270°的旋轉(zhuǎn)。在原來(lái)的基礎(chǔ)上再安裝一個(gè)液控缸，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到，使用內(nèi)部直徑30 mm，桿直徑為18mm的驅(qū)動(dòng)缸[3]，當(dāng)壓力值是在2.5～2.8 MPa時(shí)，就能保證在出現(xiàn)緊急情況的時(shí)候，還能進(jìn)行人工手動(dòng)控制，增加了操作的安全性，為采煤工作者營(yíng)造了一個(gè)更加安全的工作環(huán)境。

4 液壓牽引采煤機(jī)遙控裝置功能及其操作注意事項(xiàng)

遙控裝置主要是利用編碼和解碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)其功能的，與這種裝置最適合匹配的就是液壓牽引式的采煤機(jī)。無(wú)線裝置遙控的距離一般控制在30 m以?xún)?nèi)，遙控的角度在順時(shí)針60°以?xún)?nèi)，但是有的設(shè)備可以將旋轉(zhuǎn)角度控制在270°[4]。遙控的裝置主要是由遙控發(fā)送器和本安遙控裝置器等組成。當(dāng)遙控發(fā)送器在進(jìn)行工作時(shí)，按下相應(yīng)的程序按鈕產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的編輯程序，發(fā)出指令信號(hào)后，信號(hào)會(huì)傳送到本安遙控的接收裝置，接收到信號(hào)后裝置會(huì)自動(dòng)進(jìn)行解碼操作最后啟動(dòng)程序相關(guān)的電路，這樣的程序操作會(huì)輸出8路開(kāi)關(guān)量，通過(guò)控制電纜，繼電器的收放來(lái)完成對(duì)煤礦進(jìn)行采集、輸送和切割工作。為了防止出現(xiàn)意外情況的發(fā)生，還設(shè)置了急停的功能。在對(duì)無(wú)線遙控裝置進(jìn)行操作前，應(yīng)該做好準(zhǔn)備工作。在使用前，應(yīng)該檢查采煤機(jī)操作板上“載波”的開(kāi)關(guān)是否處于閉合狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該使用125 kHz載波發(fā)出的信號(hào)來(lái)檢驗(yàn)采煤機(jī)開(kāi)關(guān)是否閉合。需要給本安遙控接收信號(hào)的設(shè)備提供電源，并且這個(gè)電源應(yīng)該是AC36 V的[5]。然后再點(diǎn)擊遙控器上“開(kāi)”這個(gè)按鈕，斷開(kāi)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

當(dāng)操作人員點(diǎn)擊“溜子”這個(gè)按鈕時(shí)，程序會(huì)通過(guò)本安遙控器進(jìn)行接收再對(duì)其解碼，解碼后會(huì)讓繼電器電路板對(duì)應(yīng)的繼電器進(jìn)行吸合的過(guò)程，會(huì)利用載波進(jìn)行發(fā)送信號(hào)和收集信號(hào)，使液壓采煤機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)的吸收和合并，啟動(dòng)采煤機(jī)，當(dāng)操作人員點(diǎn)擊“溜子”這個(gè)按鈕時(shí)，采煤機(jī)會(huì)收到指令，然后停止采煤工作。在整個(gè)無(wú)線遙控操作系統(tǒng)中，應(yīng)該為操作人員配備使用手冊(cè)，該手冊(cè)中不僅包含使用方法，更應(yīng)該包含一些緊急處理的方法。對(duì)上崗的操作人員也要進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后才能使用。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)天線控制技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化了液壓牽引采煤機(jī)的無(wú)線控制功能，運(yùn)用基于PLC的液壓牽引采煤機(jī)的無(wú)線控制系統(tǒng)，并充分重視在無(wú)線控制的操作中需要注意的事項(xiàng)，可提高采煤工作效率，保障采煤工作者的安全。