電氣控制系統(tǒng)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用與改進(jìn)

摘 要： 經(jīng)濟(jì)全球化的深入推進(jìn)加快了我國(guó)城鄉(xiāng)發(fā)展的步伐，帶動(dòng)了我國(guó)煤礦業(yè)的發(fā)展。隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，礦井生產(chǎn)的自動(dòng)化要求也不斷提升，將PLC可編程技術(shù)應(yīng)用到礦井電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，對(duì)于提升礦井綜合效益意義重大。

關(guān)鍵詞： 電氣控制系統(tǒng);煤礦機(jī)電設(shè)備;應(yīng)用;改進(jìn)

【中圖分類號(hào)】TD697???? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A???? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）17-0180-01

引言：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷加強(qiáng)，我國(guó)煤礦行業(yè)獲得良好的發(fā)展。煤礦機(jī)電設(shè)備電氣控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，其智能化的程度直接影響煤礦機(jī)電設(shè)備的發(fā)展。

1 確定科學(xué)合理的編制工具

眾所周知，編程工具是實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的編輯效率功能的一項(xiàng)工具，那么就需要對(duì)應(yīng)的煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)程序，進(jìn)一步結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使其功能最大化發(fā)揮并應(yīng)用到電氣編輯中，達(dá)到編程控制的靈活性能。當(dāng)然編程工具的選擇具有原則性，即通過(guò)情況下要適應(yīng)多樣化編程環(huán)境的需求，進(jìn)一步優(yōu)化并應(yīng)用編輯工具，從實(shí)際的電氣控制編程路徑中，再次提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)編程水平?，F(xiàn)階段比較常見(jiàn)的編程工具有手持編程器、PCL軟件包、圖形編程器等，這些編程器的優(yōu)勢(shì)點(diǎn)各有不同，比如手持編程器主要是應(yīng)用到比較小規(guī)模、甚至微型的PCL編程中。由此而看出整個(gè)編制工具的運(yùn)行效率不高。而圖形編程器就是應(yīng)用到中型編程器中，借助梯形圖來(lái)編程。最后對(duì)于PCL軟件包分析，大部分都是應(yīng)用到大型PCL系統(tǒng)編程中，其優(yōu)勢(shì)為運(yùn)行效率高，但是也存在極大的劣勢(shì)點(diǎn)。即造價(jià)成本太高，系統(tǒng)編程不利于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等。那么就編制工具具體的運(yùn)行效率，可以結(jié)合實(shí)際的控制系統(tǒng)情況來(lái)選擇合適的編制工具。

2 高清彩色液晶顯示模塊選擇和設(shè)計(jì)

為了對(duì)多功能智能終端采集、分析數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及對(duì)各設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，該終端設(shè)計(jì)采用了工業(yè)級(jí)超穩(wěn)定的5吋MCU總線型TFT液晶模塊MD050SD，該液晶模塊具有集成8頁(yè)顯存、16級(jí)背光、免初始化、分辨率800×480顯示面板、16 M色彩，采用8080時(shí)序16 bit并行總線接口能與終端MCU完美對(duì)接，模塊內(nèi)部采用CPLD+SDRAM方式驅(qū)動(dòng)RGB接口顯示屏，在總線接口與RGB接口之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的同時(shí)還提供了一系列功能，通過(guò)二次設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)U盤(pán)直接更新顯示界面和程序的功能。MD050SD的響應(yīng)速度很快，能達(dá)到200 ns的讀寫(xiě)周期，最快實(shí)現(xiàn)13楨的滿屏刷新速度，集成的8 MB SDRAM對(duì)應(yīng)8頁(yè)顯示緩存。顯示頁(yè)寄存器和讀寫(xiě)頁(yè)寄存器獨(dú)立設(shè)置，當(dāng)前顯示頁(yè)和讀寫(xiě)頁(yè)可以是不同的頁(yè)，方便實(shí)現(xiàn)后臺(tái)寫(xiě)入后整頁(yè)快速切換。TFT的驅(qū)動(dòng)時(shí)序和電路都經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證色彩準(zhǔn)確還原，顯示穩(wěn)定，杜絕閃爍或竄色，并提供LED背光驅(qū)動(dòng)，亮度可從0（關(guān)閉）～16（全開(kāi)）間調(diào)節(jié)。通過(guò)終端配置的按鍵可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示界面的切換和進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置。該液晶顯示模塊滿足了煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)終端顯示的需求。

3 提升工藝過(guò)程電氣自動(dòng)化控制

在交流變頻裝置的設(shè)備中，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)都應(yīng)用在提升工藝方面。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，由于該系統(tǒng)的靈活性強(qiáng)，運(yùn)算的速度快，同時(shí)也具備診斷的性能，這是以往傳統(tǒng)的控制模式所不能實(shí)現(xiàn)的。對(duì)交流變頻裝置，應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以取得良好的控制效果，它們把控制、監(jiān)視、基準(zhǔn)值預(yù)測(cè)以及模擬控制等組合在公共的計(jì)算機(jī)控制總線上，組成靜止變流器的傳動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)速度及多個(gè)變量的調(diào)節(jié)。（2）提升行程控制對(duì)于提升機(jī)的控制，其實(shí)是對(duì)位置的控制，要能夠保證在準(zhǔn)確的位置停車，對(duì)準(zhǔn)確度的要求非常高。在采用電氣自動(dòng)化控制以后，可通過(guò)采集各種傳感信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出罐籠準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護(hù)。

4 LoRa無(wú)線通信技術(shù)

傳統(tǒng)人員定位通信系統(tǒng)采用的是有線通信模式，這種模式不僅施工成本高且施工難度大，在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。對(duì)于讀卡器采集到的數(shù)據(jù)信息，可以通過(guò)LoRa無(wú)線通信技術(shù)實(shí)施頻譜擴(kuò)寬處理，可顯著提升無(wú)線通信距離，接受靈敏度也有一定程度的改善，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的無(wú)線傳輸，該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)SX1278芯片來(lái)構(gòu)建無(wú)線通信模塊。需要指出的是，通過(guò)LoRa無(wú)線通信技術(shù)可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，但無(wú)線傳輸模式與有線傳輸模式相比較存在一定劣勢(shì)，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸速度相對(duì)較低。所以在本文設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)中，設(shè)立一套數(shù)據(jù)流量控制算法，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)量進(jìn)行壓縮控制，有效規(guī)避了無(wú)線傳輸模式數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)較低的問(wèn)題，確保了長(zhǎng)距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃??？梢钥闯?，本文在最大限度上利用了LoRa無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)一定的手段有效規(guī)避了該項(xiàng)技術(shù)的劣勢(shì)。

5 基于姿態(tài)數(shù)據(jù)的液壓支架控制技術(shù)

液壓支架作為煤礦綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，在綜采工作面底板起伏不平時(shí)，底座與頂梁會(huì)出現(xiàn)橫向和縱向的傾斜，并且液壓支架在升架、推移刮板輸送機(jī)、降架、移架等過(guò)程中與工作面圍巖存在耦合作用關(guān)系，為適應(yīng)采場(chǎng)圍巖變化，液壓支架頂梁會(huì)出現(xiàn)“俯”、“仰”狀態(tài)，因此，液壓支架姿態(tài)信息在數(shù)據(jù)可視化控制，尤其在于防傾倒、防咬架、防碰撞及快速拉架等控制業(yè)務(wù)中尤為重要。采用一種基于總線通信方式的姿態(tài)傳感器測(cè)量系統(tǒng)，其原理是在液壓支架底座、連桿、頂梁與護(hù)幫位置安裝姿態(tài)傳感器，分別測(cè)量相應(yīng)的X、Y軸方向的角度數(shù)據(jù)，并通過(guò)傳感器總線將各自測(cè)量的角度數(shù)據(jù)傳輸給液壓支架控制器，液壓支架控制器結(jié)合支架主體結(jié)構(gòu)件機(jī)械模型計(jì)算出液壓支架的底座、頂梁的仰俯與橫滾姿態(tài)、護(hù)幫狀態(tài)、支架高度等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架姿態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);對(duì)于液壓支架的姿態(tài)控制是由液壓支架控制器基于姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)控制支架動(dòng)作與相應(yīng)的姿態(tài)反饋形成閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的姿態(tài)控制相應(yīng)的姿態(tài)反饋形成閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的姿態(tài)控制。

結(jié)語(yǔ)：隨著現(xiàn)代電子科技的持續(xù)發(fā)展，PLC技術(shù)日益成熟，將PLC技術(shù)應(yīng)用在礦井電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，能夠顯著增強(qiáng)礦井現(xiàn)代化進(jìn)程，特別是在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用，能夠顯著提升系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能和保護(hù)功能，從而增強(qiáng)礦井生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為礦井綜合效益的提升提供助力。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：黃海飛（1981-），男，助理研究員，2005年畢業(yè)于西安科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司從事煤礦機(jī)械的研發(fā)、生產(chǎn)、管理工作。