煤炭機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

湖南長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院 何繼賢

在煤礦工程中，運(yùn)用電氣控制系統(tǒng)技術(shù)能夠提高煤礦開采作業(yè)的工作效率，減少能源消耗，節(jié)約煤礦開采成本，大大提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，隨著我國煤礦工業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭機(jī)械設(shè)備機(jī)電一體化程度不斷提高，對于煤礦機(jī)械中的重型設(shè)備和自動化生產(chǎn)監(jiān)控等技術(shù)方面都有了很大程度的提高，為我國煤礦開采工業(yè)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。

1 電氣控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的準(zhǔn)備

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

煤礦機(jī)械電氣控制系統(tǒng)主要由礦用隔爆型三相異步電動機(jī)、真空系統(tǒng)、隔爆兼本安型PLC控制箱、真空傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等組成。建立煤礦機(jī)械電氣控制數(shù)據(jù)庫，在路段的裝車和卸車車站機(jī)那里設(shè)置貨源數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，如果托運(yùn)人需要對貨源進(jìn)行裝運(yùn)，則需先向電氣控制數(shù)據(jù)庫提出要車申請，申請的內(nèi)容包括需要車輛的數(shù)量、車重、去往方向、所裝貨物的品種等詳細(xì)信息。數(shù)據(jù)庫繼而根據(jù)收集的信息向煤炭井下管理人員發(fā)布預(yù)警信息，告知資源開采的時(shí)間、開采的種類等。電氣數(shù)據(jù)庫在煤炭開采過程中，其數(shù)據(jù)信息會時(shí)刻根據(jù)實(shí)際開采過程保持更新。此外，業(yè)務(wù)交互組件還同時(shí)配備一系列功能，比如，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫自動維護(hù)、權(quán)限管理功能等。

1.2 煤礦網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控對于礦井的安全生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用

在煤礦井下進(jìn)行作業(yè)操作，能夠通過煤炭安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對煤礦現(xiàn)場進(jìn)行有效檢測，能預(yù)先發(fā)現(xiàn)事故，并且為事后的事故分析提供有利的圖像信息。各個煤礦和煤管局都建立了核心網(wǎng)絡(luò)，帶寬是2Mb，很多監(jiān)控網(wǎng)都已經(jīng)建立了內(nèi)部的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。為了使得網(wǎng)絡(luò)視頻轉(zhuǎn)發(fā)更為流暢并符合核心帶寬的要求，煤礦機(jī)械電氣控制系統(tǒng)采用了分層視頻轉(zhuǎn)發(fā)和本地局域網(wǎng)組播的方式。具體的設(shè)計(jì)思路為:在煤礦現(xiàn)場、煤管局按照區(qū)、縣和市等層級成立自己的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理中心，每個網(wǎng)絡(luò)層設(shè)立視頻轉(zhuǎn)發(fā)的服務(wù)端口，并對視頻解碼器等設(shè)施給予完善，這樣設(shè)計(jì)可以對廣域的視頻聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行良好的應(yīng)用。這種方案主要是考慮到很多煤礦施工地的位置都較為偏僻，而且網(wǎng)絡(luò)帶寬并不寬裕。如果日后要考慮視頻聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展至省級區(qū)域，此種設(shè)計(jì)方式能夠很好的符合2MB帶寬，使得各層級的煤礦網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控保持穩(wěn)定。應(yīng)用該網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的方法也極其簡單，只要在上級授權(quán)之后登錄至視頻管理服務(wù)端口，就能夠?qū)Ω鱾€監(jiān)控區(qū)域范圍內(nèi)的煤礦生產(chǎn)進(jìn)行視頻監(jiān)控，而且還可以多個用戶共享視頻。

2 電氣控制系統(tǒng)技術(shù)在煤礦機(jī)械中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1 電氣控制系統(tǒng)技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

當(dāng)前情況下，我國結(jié)合了國家發(fā)展需要，自行研制了各種各樣的帶式輸送機(jī)。比如說，可伸縮巷道帶式輸送機(jī)設(shè)備，不但填補(bǔ)了國內(nèi)成套長距離、大傾角帶式輸送機(jī)的空白，為我國煤礦生產(chǎn)提供了更加高效高產(chǎn)的工作面，而且還對輸送機(jī)械的關(guān)鍵元件和核心技術(shù)提出了響應(yīng)理論研究，這為今后我國煤礦機(jī)械的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。此外，隨著機(jī)電一體化技術(shù)理論研究和產(chǎn)品研發(fā)的發(fā)展，我國成功開發(fā)了以PLC為核心的可編程控制設(shè)備，應(yīng)用PLC為控制中心對整個煤炭礦井操作系統(tǒng)進(jìn)行控制。PLC輸入系統(tǒng)接收到外圍的輸入信號時(shí)，可以根據(jù)系統(tǒng)的情況和操作指令發(fā)出相應(yīng)的輸出信號，對各個不同的施工設(shè)備進(jìn)行控制，這樣就增強(qiáng)了驅(qū)動系統(tǒng)使用的安全性。

2.2 提升機(jī)中的電氣控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

煤礦機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中最能體現(xiàn)技術(shù)水平的是礦井提升機(jī)。目前，機(jī)電一體化和自動化水平最高的當(dāng)屬交直流全數(shù)字化提升機(jī)。我國現(xiàn)代礦井應(yīng)用較為廣泛的是內(nèi)裝式提升機(jī)。在結(jié)構(gòu)上，它將滾筒和驅(qū)動結(jié)構(gòu)有機(jī)的合為一體，因而是多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的有機(jī)整體，這種全數(shù)字化提升機(jī)的硬件的配置較為方便易行，而且從一定程度上使得電器的安裝更為簡單，提高了使用的可靠性。此外，由于電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與生俱來的三維屬性、實(shí)時(shí)交互等特點(diǎn)，給煤礦井下監(jiān)控管理的發(fā)展也帶來了極大的推動作用，這就使得圖形圖像技術(shù)在煤礦機(jī)械電氣控制系統(tǒng)中更加具有生命力。

2.3 采煤機(jī)的電氣控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

另一項(xiàng)象征著電氣控制系統(tǒng)高技術(shù)水平的是電牽采煤機(jī)的應(yīng)用。傳統(tǒng)上煤礦作業(yè)中使用的是液壓牽引采煤機(jī)，相比較而言，電牽采煤機(jī)的牽引力更大，而且在采煤機(jī)下滑過程中，電牽采煤機(jī)可以自動發(fā)電，節(jié)約在煤礦作業(yè)過程中消耗的能源。另外，在大傾角的煤層中，電牽采煤機(jī)也可以正常運(yùn)行，比傳統(tǒng)的采煤機(jī)使用率更高。總而言之，電牽采煤機(jī)在采煤過程中受到的磨損小，維修次數(shù)少，而且作業(yè)過程中牽引力大，有效節(jié)約了所需能源，降低了采煤成本，提高了采煤效率。

3 結(jié)語

如今，在煤礦開采工業(yè)中應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，建立全程監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)用帶式輸送機(jī)、交直流全數(shù)字化提升機(jī)、電牽采煤機(jī)，對煤礦監(jiān)控的各個階段實(shí)施可視化的模擬，這對于提高我國煤礦開采技術(shù)和開采效率，增加煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著積極的促進(jìn)作用。

[1]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[2]牛占亮.淺談礦用機(jī)械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技資訊,2012(24):128.