計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制現(xiàn)代煤炭機(jī)械的研究

摘 要：現(xiàn)代煤炭機(jī)械設(shè)備種類日趨繁多，強(qiáng)化機(jī)械設(shè)備日?？刂婆c管理是必不可少的。分析了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制現(xiàn)代煤炭機(jī)械的應(yīng)用功能，從數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、信號(hào)傳輸?shù)确矫妫U述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；控制系統(tǒng)；煤炭機(jī)械；功能；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號(hào)：TP311.13

我國正處于能源緊缺時(shí)代，市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到了資源供應(yīng)鏈的強(qiáng)烈沖擊，開辟新能源戰(zhàn)略模式關(guān)系著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。煤炭開采工程是利用自然資源的有效途徑，經(jīng)過人工操作機(jī)械設(shè)備顯著提升了采煤區(qū)作業(yè)的效率。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與現(xiàn)代煤炭機(jī)械設(shè)備相互融合，這取決于當(dāng)代煤炭生產(chǎn)科技的創(chuàng)新與進(jìn)步。煤炭企業(yè)應(yīng)認(rèn)識(shí)到行業(yè)科技創(chuàng)新的主流趨勢，充分利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輔助煤炭機(jī)械設(shè)備的綜合調(diào)控。

1 計(jì)算機(jī)控制煤炭機(jī)械的必要性

經(jīng)過很長時(shí)間的變革調(diào)整，煤炭生產(chǎn)活動(dòng)基本從露天開采轉(zhuǎn)變?yōu)榫畠?nèi)生產(chǎn)，這樣才能深度地采掘出豐富的自然資源。面對(duì)日趨增多的采煤機(jī)械設(shè)備，應(yīng)當(dāng)建立切實(shí)可行的設(shè)備調(diào)度方案，進(jìn)而維持整個(gè)采煤區(qū)穩(wěn)定的作業(yè)流程。煤炭機(jī)械自動(dòng)化是行業(yè)發(fā)展的先進(jìn)趨勢，并且在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中取得了優(yōu)異的作業(yè)效率。目前，國內(nèi)自動(dòng)化采煤以計(jì)算機(jī)控制中心為主要模式，通過設(shè)計(jì)采煤調(diào)度網(wǎng)絡(luò)對(duì)生產(chǎn)區(qū)實(shí)施全面控制，保障了采煤作業(yè)效率的持續(xù)上升。

1.1 加快生產(chǎn)調(diào)控?？茖W(xué)技術(shù)改革背景下，煤炭機(jī)械堅(jiān)持自動(dòng)化改造趨勢，滿足工業(yè)生產(chǎn)模式創(chuàng)新的要求，加快了采煤區(qū)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化進(jìn)程，建立了高科技的設(shè)備調(diào)控方式，解決了傳統(tǒng)煤炭工藝流程的缺陷；多功能控制系統(tǒng)輔助了一批新采掘工藝的使用，全面提升了煤炭設(shè)備的功能，大力滿足生產(chǎn)需要。

1.2 推動(dòng)科技創(chuàng)新。從煤炭產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢分析，機(jī)械設(shè)備是采煤生產(chǎn)必須使用的工具，采掘機(jī)、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、液壓支架等是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分。面對(duì)復(fù)雜多樣的機(jī)械設(shè)備，單一憑借人工操作是不可取的，選用自動(dòng)控制系統(tǒng)輔助煤炭機(jī)械作業(yè)，降低了人工采煤的操作難度，也推動(dòng)了煤炭開采技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心組成

早前多數(shù)采用了人工執(zhí)行指令的方式進(jìn)行調(diào)度，這種控制不僅降低了采煤設(shè)施的作業(yè)效率，也不利于新控制系統(tǒng)的推廣使用。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用更加廣泛，并且以計(jì)算機(jī)為核心控制來建設(shè)了多功能的調(diào)度網(wǎng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通常有精度高、速度快、存儲(chǔ)容量大和有邏輯判斷功能等特點(diǎn)，所以能夠完成高級(jí)復(fù)雜的控制工作，獲得理想的控制效果，進(jìn)而擴(kuò)大了煤炭機(jī)械設(shè)備在常規(guī)運(yùn)行中的控制范圍。從結(jié)構(gòu)來劃分，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心組成包括軟件、硬件等兩部分。

2.1 硬件。信息科技改良之后，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的操作控制也出現(xiàn)了調(diào)整，計(jì)算機(jī)設(shè)備為企業(yè)生產(chǎn)提供了有利的操作條件，硬件則是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成?，F(xiàn)代煤炭機(jī)械在型號(hào)、功能、結(jié)構(gòu)等方面都呈現(xiàn)了比較復(fù)雜的特點(diǎn)，每一種機(jī)械設(shè)備在功能上都顯得比較特殊。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件包括：主機(jī)、輸入/輸出接口、人機(jī)接口、外部存儲(chǔ)器等部件，各個(gè)組成部分在實(shí)際控制中具有不同的功能。例如，計(jì)算機(jī)主機(jī)是用于控制整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的指揮中心，根據(jù)用戶提供的操作要求對(duì)煤炭機(jī)械實(shí)施全面性的調(diào)控；輸入/出接口負(fù)責(zé)將采煤機(jī)械信息傳遞給計(jì)算機(jī)，為CPU等硬件裝置工作給予了科學(xué)的指導(dǎo)。

2.2 軟件系統(tǒng)。硬件是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)最直接的組成部分，而軟件則是安裝于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的功能構(gòu)成，這也是決定系統(tǒng)能否高效執(zhí)行任務(wù)的主要因素。煤炭機(jī)械控制的軟件功能強(qiáng)大，能完成多種類功能計(jì)算機(jī)程序的總和。計(jì)算機(jī)把通過測量元件、變送單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器送來的數(shù)字信號(hào)，直接輸出到輸入端與開始預(yù)定好數(shù)值進(jìn)行比較分析，然后根據(jù)要求按偏差進(jìn)行運(yùn)算，所得到數(shù)字量輸出信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制限定，使被控變量穩(wěn)定在設(shè)定值上。一般情況下，軟件多數(shù)用于采煤區(qū)指揮中心的調(diào)度部分，可借助通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)化調(diào)控。

3 新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能在煤炭機(jī)械中的體現(xiàn)

我國煤炭生產(chǎn)行業(yè)基本上處于穩(wěn)定的規(guī)模狀態(tài)，各種機(jī)械設(shè)備在實(shí)際采掘生產(chǎn)中的功能價(jià)值得以體現(xiàn)，這也間接地推動(dòng)采煤生產(chǎn)行業(yè)的信息化發(fā)展。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)融入煤炭機(jī)械操控是科技創(chuàng)新的重要表現(xiàn)，更是帶動(dòng)機(jī)械化采煤系統(tǒng)效率提高的關(guān)鍵因素。結(jié)合大型煤炭企業(yè)開辟的自動(dòng)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)操控制作業(yè)主要表現(xiàn)集中于子系統(tǒng)功能的全面發(fā)揮，進(jìn)而為采煤生產(chǎn)創(chuàng)造了優(yōu)越的控制平臺(tái)。

3.1 采集系統(tǒng)。從功能原理進(jìn)行分析，控制系統(tǒng)之所以能對(duì)煤炭設(shè)備進(jìn)行宏觀調(diào)控，關(guān)鍵取決于系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信息采集方面的功能優(yōu)勢，用其可以帶動(dòng)信號(hào)傳遞的高效性。采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制模塊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，能夠及時(shí)且準(zhǔn)確地收集與機(jī)械設(shè)備相關(guān)的信息指令，幫助操作人員對(duì)采煤機(jī)械給予宏觀性地控制。在這樣的使用過程中，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和處理，而不進(jìn)行控制處理，它將煤炭生產(chǎn)中的每個(gè)常用的工藝變量進(jìn)行處理和變量的超限預(yù)報(bào)。同時(shí)對(duì)這些變量進(jìn)行累計(jì)分析和實(shí)時(shí)分析，得出各種趨勢分析，為操作人員提供分析幫助。

3.2 數(shù)字系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助煤炭機(jī)械化生產(chǎn)取得了顯著的成效，顧及到市場對(duì)煤炭物資需求量的持續(xù)增多，機(jī)械設(shè)備在礦區(qū)作業(yè)里承受的功能荷載更大。為了使煤炭機(jī)械持續(xù)地發(fā)揮應(yīng)用功能，對(duì)已有自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行升級(jí)換代。計(jì)算機(jī)根據(jù)控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果經(jīng)過過程輸出通道，作用到煤炭機(jī)械內(nèi)的各個(gè)被控對(duì)象，從而使被控變量符合要求的性能指標(biāo)。對(duì)于煤炭機(jī)械數(shù)字化改造的調(diào)整，其數(shù)字系統(tǒng)必須先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出控制信號(hào)也必須進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，再運(yùn)行以恢復(fù)正常作業(yè)，以保證機(jī)械設(shè)備的功能。

3.3 診斷系統(tǒng)。市場對(duì)于煤炭物資使用需求量的持續(xù)增多，對(duì)煤炭企業(yè)生產(chǎn)提供了嚴(yán)格的要求；另一方面，采煤機(jī)械日常采掘生產(chǎn)承當(dāng)?shù)暮奢d越來越大，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備潛在故障失去了應(yīng)有的判斷能力。為了從根本上解決故障對(duì)采煤生產(chǎn)造成的阻礙，計(jì)算機(jī)控制體模式設(shè)定了診斷系統(tǒng)，通過采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、液壓支架等設(shè)備的自診斷、自分析，對(duì)故障信號(hào)給予智能化的分析控制，這對(duì)于煤炭機(jī)械系統(tǒng)而言是極為有效的保護(hù)方式。

3.4 監(jiān)督系統(tǒng)。煤炭生產(chǎn)事故是制約行業(yè)發(fā)展的一大因素，礦區(qū)生產(chǎn)發(fā)生意外事件降低了系統(tǒng)控制的安全系數(shù)，制約了采礦生產(chǎn)收益水平的提升。新型計(jì)算機(jī)控制模式配備了專用的監(jiān)督系統(tǒng)，用以對(duì)整個(gè)采煤區(qū)進(jìn)行全面性的調(diào)控，使煤炭機(jī)械更好地應(yīng)用于礦區(qū)生產(chǎn)勞動(dòng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)依據(jù)不同生產(chǎn)過程和工作狀況生成的數(shù)字模型，來進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，生成最優(yōu)化的設(shè)定方法，輸出到數(shù)字控制系統(tǒng)中運(yùn)行。監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)高級(jí)控制和管理任務(wù)，因此必須擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，存儲(chǔ)容數(shù)據(jù)大，高性能微處理器輔助采煤機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控符合監(jiān)督系統(tǒng)的需求。

4 結(jié)束語

總之，煤炭機(jī)械堅(jiān)持自動(dòng)化改造是行業(yè)改革的必然趨勢，各種先進(jìn)的控制技術(shù)及控制裝置安裝于生產(chǎn)設(shè)備中，既能夠減小手工采煤操作的難度，也能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制引導(dǎo)下發(fā)揮出更加優(yōu)越的采煤操作功能。從煤炭機(jī)械科技發(fā)展趨勢分析，企業(yè)應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制設(shè)備作業(yè)的應(yīng)用價(jià)值，及時(shí)提出切實(shí)兒科學(xué)的設(shè)備調(diào)控方案，進(jìn)而保障機(jī)械設(shè)備發(fā)揮出較高的生產(chǎn)性能。本次經(jīng)過采集信號(hào)系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)、監(jiān)督系統(tǒng)等調(diào)控使用，為煤炭機(jī)械的使用創(chuàng)造了安全穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境。

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作者簡介：李明（1979-），女，天津人，本科，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)。

作者單位：天津交通職業(yè)學(xué)院，天津 300112