新型采煤機電控裝置的研究分析

張雷雷

摘 要：煤炭資源是我國最基本的消耗能源。我國的經(jīng)濟發(fā)展和居民的日常生活都離不開煤炭資源。為了滿足我國對煤炭資源的需求量，采煤機也進行了一定的改革和創(chuàng)新。新型的采煤機具有較高的機械化程度，也能在一定程度上減少工人的勞動強度。它采用了先進的信號傳輸技術(shù)、大屏幕中文顯示技術(shù)等。運用了網(wǎng)絡(luò)分布的結(jié)構(gòu)，真正實現(xiàn)了采煤機牽引部的無級調(diào)速。適應(yīng)于當(dāng)今信息化時代的需求。本文就此對新型采煤機電控裝置進行研究，分析了其主要內(nèi)部構(gòu)成和工作原理。

關(guān)鍵詞：新型 采煤機 電控裝置 研究

中圖分類號：TD421.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0087-01

社會發(fā)展對煤炭資源的需求，使得采煤機設(shè)備開始趨向于信息化和高效化。煤礦企業(yè)期望利用高穩(wěn)定性和可靠性的采煤機電控裝置，來提高綜采設(shè)備的性能和工作效率。而在這種思維觀念的影響下，電控裝置不斷的進行著改革和創(chuàng)新。穩(wěn)定性高的采煤機，可以提高整個采煤的工作效率，也能減少人工勞動力的強度。但是，采煤機的電控箱很難在狹小的空間內(nèi)施展，造成了采煤工作的許多不利因素，也很難對采煤機電控裝置進行維修和維護。

本文所提出的電控裝置，分為變頻調(diào)速和電氣控制兩大系統(tǒng)，主要應(yīng)用了DSP嵌入式的計算機控制技術(shù)，并且有大屏幕顯示技術(shù)和信號傳輸技術(shù)的介入。整個網(wǎng)絡(luò)分布的結(jié)構(gòu)，既能調(diào)節(jié)采煤機的截割部位，也能控制截割部位的工作。也可以用變頻調(diào)速來加以控制。而DCS控制系統(tǒng)又不會使得各個系統(tǒng)部分出現(xiàn)互擾的問題，提高了采煤的工作效率。

1 主要特點

該采煤機電控裝置的牽引系統(tǒng)，實施的是主從式的模式，由變頻器來拖動牽引電機，變頻器和牽引電機都是兩臺。其中，變頻器有著自動恒功率的調(diào)節(jié)辦法。由于該裝置使用了數(shù)字信號處理技術(shù)DSP和分布式的控制系統(tǒng)DCS，具有一定的先進性。該電控裝置還采用了先進的通訊技術(shù)和信號傳輸技術(shù)，連接方式是網(wǎng)絡(luò)形式，可以拓展系統(tǒng)的整個性能。DSP技術(shù)使得數(shù)據(jù)有了更高的準(zhǔn)確度。由于有著較好的人機界面，可以提供更準(zhǔn)確的系統(tǒng)參數(shù)。其運行狀態(tài)的故障記憶功能，方面更好的查找系統(tǒng)內(nèi)部故障，具有自動化的診斷故障能力。

2 內(nèi)部構(gòu)成

該新型采煤機電控裝置主要分為電氣控制和變頻調(diào)速兩大系統(tǒng)，并加上一部分的輔助系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)由電控箱進行控制，而變頻調(diào)速系統(tǒng)由調(diào)速箱進行控制。其他的輔助系統(tǒng)有端頭控制站、分線盒、瓦斯監(jiān)測儀、遙控器等。截割電機、調(diào)高電機和牽引電機提供采煤機的機械動力。電控裝置由控制器組件來完成操作控制。

2.1 主控制器

主控制器是整個采煤機電控裝置中最主要的控制部分，它的設(shè)計結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。主要負(fù)責(zé)將人機界面和控制部分進行交互，然后將狀態(tài)信息傳送到顯示單元，接收HMI的修改請求，決定下一步的操作。另外，主控制器能夠運用無線遙控的辦法操作控制牽引調(diào)速系統(tǒng)，控制制動器和液壓操作閥，并接收處理端頭操作站的輸入。電機的電流信息傳入主控制器以后，能夠?qū)崿F(xiàn)重載反牽的功能。主控制器的研制，還能保護好過熱的電機和瓦斯的超限。

2.2 模擬量系統(tǒng)

模擬量系統(tǒng)是將泵電機、牽引電機的電流信號處理后傳輸?shù)街骺刂破髦小Ｖ骺刂破魍瓿芍剌d反牽的功能。該系統(tǒng)主要是將信息傳遞給主控制器，然后實施過載、過熱的保護功能。

2.3 遙控接收盒

遙控接收盒主要負(fù)責(zé)處理遙控發(fā)射器輸入的無線信號。經(jīng)過檢波、解調(diào)后驅(qū)動繼電器，從而輸送到主控制器內(nèi)，實現(xiàn)采煤機的運行。

2.4 指令轉(zhuǎn)換盒

指令轉(zhuǎn)換盒主要處理變頻器的狀態(tài)指令，以及將主控制器輸出的速度信號轉(zhuǎn)發(fā)給變頻器來調(diào)節(jié)采煤機的速度。處理狀態(tài)指令，主要有處理接觸器、松閘指令，由程序算法進行處理。處理主控制器的速度信號，將其信號轉(zhuǎn)變成為模擬量模塊，來保護牽引電機功率。

2.5 顯示部分

顯示部分主要是由發(fā)光二極管和GP顯示器組成。GP顯示器能夠和主控制器相通信，顯示出各種的工作狀態(tài)和參數(shù)信息。如果檢測系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)了故障，則會自動保存好故障的信息數(shù)據(jù)。并且，運行時所采集的所有工作溫度和電流，都可以存進存儲卡內(nèi)，將其導(dǎo)出便可以輕松的查看。電控箱上還有顯示按鈕，能夠輕松便捷的進行窗口切換。

3 控制交互方式

該新型采煤機電控裝置的控制方式，主要有三種人機交互方式，即遙控器方式、端頭操作站方式、機身按鈕方式。

3.1 遙控器方式

遙控器方式即手持遙控機，它能夠接收到主機電路發(fā)送的整個采煤機的工作狀態(tài)情況，并由此向主機電路發(fā)送執(zhí)行的命令。操作人員可以將其隨身攜帶。根據(jù)手持遙控機的顯示數(shù)據(jù)，比如電機的電流量、溫度情況以及采煤機運行參數(shù)，來控制采煤機組的方向、加減速、搖臂升降問題。手持遙控機發(fā)出指令，接收盒解調(diào)好無線信號，驅(qū)動繼電器運作，節(jié)點信號傳輸給PLC輸入模塊。遙控器方式的控制能力只能在井下距離15 m時有效，也是便于操作的方式。

3.2 端頭操作站方式

該控制方式處于采煤機的兩端部位，控制整個采煤機組的方向、牽停、加減速，和手持遙控器的功能差不多。主要的區(qū)別在于放置的方向和精確性。端頭操作站發(fā)出指令之后，接受盒解碼譯碼信號，再經(jīng)過光電的隔離，獲得了繼電器的動作，其節(jié)點信號再傳輸給PLC輸入模塊。

3.3 機身按鈕方式

該控制放置在電控箱的面板部位，能夠方便的實現(xiàn)采煤機組的牽引送斷電以及方向、運閉等控制。機身按鈕操作將運行動作的節(jié)點信號傳輸給PLC開關(guān)的輸入模塊。PLC組件獲得指令以后開展程序算法，從而開展相應(yīng)的動作。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，采煤機電控裝置也將不斷的步入信息化和高效化。本文所研究的新型采煤機電控裝置應(yīng)用了DSP技術(shù)，并實施分布式的控制系統(tǒng)，由多種高信息傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接方式組成。在控制方式上，有遙控器方式、端頭操作站方式和機身按鈕方式三種。和傳統(tǒng)的采煤機電控制裝置相比，具有更準(zhǔn)確的系統(tǒng)參數(shù)和人機界面，使得采煤機的工作效率大大提高。

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