煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控發(fā)展及應(yīng)用分析

車振輝

摘 要：簡(jiǎn)單分析了煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的應(yīng)用進(jìn)行了論述，以期提升煤礦井下機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備的控制水平。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)電自動(dòng)化；集控技術(shù)；井下綜采技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.035

1 煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的發(fā)展

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大煤礦基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)機(jī)械化和機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化，煤礦生產(chǎn)效率逐年提升，煤炭產(chǎn)量也隨之大幅度增加。煤礦井下機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化最突出的特點(diǎn)是降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)，給煤礦帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但由于我國(guó)在機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化方面的研究起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在技術(shù)方面仍存在較大的差距。集中控制技術(shù)是煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化的核心技術(shù)之一，為了使該項(xiàng)技術(shù)能更好地為機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化服務(wù)，筆者提出以下3點(diǎn)建議：①加強(qiáng)對(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的配套設(shè)施和井下綜采技術(shù)的研發(fā)，從而提高我國(guó)煤礦的開(kāi)采能力，為煤炭產(chǎn)量的增加提供技術(shù)保障。②逐步提升相關(guān)產(chǎn)品的通信水平，確保信息采集及時(shí)、準(zhǔn)確，并在信息處理中，深入分析有價(jià)值的信息，從而使煤礦開(kāi)采工藝得到進(jìn)一步優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)將研發(fā)重點(diǎn)放在基于微處理器的自動(dòng)綜采設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備上，并研發(fā)智能化采煤機(jī)器人，這是煤礦機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化集控的主要發(fā)展趨勢(shì)。③針對(duì)斷電控制制訂相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并建立采煤人員跟蹤定位系統(tǒng)，在提高生產(chǎn)作業(yè)效率的同時(shí)，確保人員的安全性。

2 煤礦機(jī)電自動(dòng)化集控的具體應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)煤礦井下機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，各類機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備都已具備控制系統(tǒng)，比如采煤機(jī)、裝載機(jī)、輸送機(jī)和破碎機(jī)等。此外，采掘作業(yè)面還配有通信監(jiān)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等，但眾多的控制系統(tǒng)增大了管理難度。因此，可應(yīng)用集中控制技術(shù)集成所有機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備的控制系統(tǒng)，并接入井下自動(dòng)化系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)井下采掘作業(yè)面設(shè)備的集中控制、保護(hù)、故障檢測(cè)等，為井下高效、安全開(kāi)采提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

2.1 機(jī)電自動(dòng)化集控方案

在很多煤礦的井下綜采作業(yè)面中，機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備常采用智能型組合電器集控。雖然組合電器本身具備RS232接口，但并不具備通訊功能，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)與安全生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程控制。為了進(jìn)一步降低成本，可充分利用現(xiàn)有的集控系統(tǒng)，并借助Modbus通訊協(xié)議、控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）和DP總線通信。

2.2 集控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

智能型組合電器的測(cè)控系統(tǒng)主要由信號(hào)檢測(cè)、采集、處理模塊、控制方式轉(zhuǎn)換模塊和顯示器等組成，它能獨(dú)立完成對(duì)6路負(fù)荷的保護(hù)和控制，具備漏電閉鎖保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)各過(guò)壓保護(hù)等功能。集控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文中提出的集控系統(tǒng)除了能控制和保護(hù)機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)外，還能實(shí)現(xiàn)電磁閥控制、網(wǎng)絡(luò)通信控制、遙控控制、采掘作業(yè)面控制、液壓系統(tǒng)控制等。圖1中的控制箱集成了3條現(xiàn)場(chǎng)總線，即CAN、Modbus和DP。其中，主回路控制模塊與中央控制器之間的通訊由DP總線來(lái)完成，CAN主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)中央控制器與電磁控制閥、顯示器、遙控接收器等設(shè)備的通訊，操作箱與中央控制器之間的通訊由Modbus實(shí)現(xiàn)。設(shè)備上配置的傳感器可將輸出信號(hào)傳給控制箱的隔離柵，信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離和轉(zhuǎn)換后，會(huì)被傳送至中央控制器。

2.2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在該集控系統(tǒng)中，軟件主要是指檢測(cè)軟件，由以下兩大部分組成。

2.2.2.1 信息的判斷和處理

具體包括電機(jī)啟動(dòng)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送、信息中斷服務(wù)和系統(tǒng)初始化等。

2.2.2.2 控制信息的處理

具體包括防按鍵抖動(dòng)、信號(hào)邏輯處理、數(shù)字濾波、系統(tǒng)優(yōu)化、短路和故障的保護(hù)等。

2.3 PLC控制電路

集控系統(tǒng)能將采掘作業(yè)面機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備中的信號(hào)輸入PLC微處理器中，通過(guò)語(yǔ)言編程后，可對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行分析判斷和處理，并輸出控制信號(hào)，從而控制現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電自動(dòng)化已成為國(guó)內(nèi)煤礦井下生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。雖然現(xiàn)有的組合電器可集控采掘作業(yè)面的機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。為了解決這一問(wèn)題，本文基于三大工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，提出了一套全新的集控系統(tǒng)方案，并對(duì)系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計(jì)和PLC控制電路進(jìn)行了論述。該集控系統(tǒng)在某國(guó)有大型煤礦中進(jìn)行了試應(yīng)用，基于現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)建的系統(tǒng)的接線更加簡(jiǎn)化，運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性大幅提升，各種控制功能全都分散至現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)電自動(dòng)化設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)采集，確保了控制和保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，使煤礦生產(chǎn)作業(yè)效率獲得了明顯提升。由此可見(jiàn)，本文提出的集控系統(tǒng)具有一定的推廣使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕