論礦用采煤機智能記憶截割系統在實際工作中的應用與研究

盛應許 張理偉

(中國平煤神馬集團平寶煤業有限公司綜機綜掘工廠，河南 汝州 467500)

一、新型電控系統

天地科技上海分公司的新型第二代DSP 電控系統(TDECS 系統)，是上海分公司專為煤機應用開發的一種分布嵌入式控制系統。系統以高性能的DSP 技術為基礎，先進的ARM 處理器為核心，使用高可靠CAN 總線及工業以太網等技術。系統具有全面的工況監測與智能化的故障診斷和保護功能，高級的參數化智能化記憶截割自動操縱系統，穩定可靠的全功能遠程操作控制功能，并具有超強的系統擴展能力。結構新型DSP 電控將采煤機的各種功能劃分為多個獨立功能模塊，各模塊具備獨立運行的處理器，通過CAN、網絡總線、FSK 互聯。

(一)電控系統性能

總運算指令能力可達每秒4.4 億次；

控制程序掃描時間小于10mS；基于高可靠CAN 總線的分布式系統，擴展能力強，模塊間相互影響小；

實現對采煤機中上百種參數和信號的檢測、控制與保護，支持常見系統故障的智能化在線診斷；

整體設計滿足GB3836 及MT 相關標準要求，可靠性大幅提升。

(二)變頻牽引特點

針對采煤機的特殊工況優化主從機參數，確保兩臺變頻器負載平衡、高效率運行；

建立在專家系統上的動態功率平衡控制方式，可確保兩臺牽引電機動態負荷平衡保持在5%以內，速度控制精度優于1%；

左右牽引電機的總體負載能力可達到額定負載能力的95%以上。

順槽遠程控制

上海公司特有的FSK 調制傳輸實時控制通訊系統，采用高抗干擾的FSK 調制全雙工

載波通訊，可實現開機前安全自檢和預警電源同步傳輸；

在電渡中，陽極上提供電子的金屬（Ag）也正是在陰極上獲得電子后所析出的金屬（Ag），就好像電流使金屬搬了家，從陽極搬陰極上。

全面支持順槽對采煤機進行可靠低延遲的操作控制及數據監視，并支持數據上傳；

系統同時支持光纖傳輸接口，實現光纖傳輸與主電纜調制通訊傳輸的冗余通信。

(三)順槽遠控性能

0.5~2.5MHz 載波頻率，抗干擾能力強；

從順槽到采煤機內部，指令傳輸延遲11mS，延時抖動小于1mS；

基于優先級的操作監控延時控制與保障，總延遲控制在50-200mS；

支持通訊協議：EIP、工業以太網TCP/IP、485、CAN 等；

傳輸距離不小于800m。

二、智能記憶截割系統

天地科技上海分公司智能記憶截割系統采用自由曲線記憶截割方式，帶端頭工藝支持，滿足復雜的截割條件，可完全按照實際學習的采煤工藝實現兩端頭復雜的斜切、割三角煤、掃底等自動截割運行。在實際工作中，這個系統可以根據需要靈活選擇執行工藝段操作；可以方便的在線學習調整，精確動作；工作面長度及高度變化時，可以在線針對變化點進行修改；學習過程可以分多次，自由暫停/繼續，自動完成。使采煤的方式方法更加智能化、精細化、便捷化，最大限度節省勞動強度。

具體操作如下：

采煤機自動截割功能使用遙控器或端頭站組合鍵進行功能操作，或遠方控制指令進行遠控操作。當使用遙控器按下F2鍵(或端頭站按F1鍵)時，采煤機主顯示屏將根據采煤機狀態彈出窗口提示當前可以進行的自動化操作。在自動化操作后，采煤機主顯示屏在狀態欄輸出提示信息，提示信息在無其它操作時顯示4 秒左右，有進一步操作時顯示下一個提示。機身兩側帶真彩顯示屏的端頭站，也會根據司機的操作和采煤機運行的狀態(手動、學習和自動)改變顯示模式并在屏幕的頂端顯示一些基本的操作提示信息。

在學習過程中，如果采煤機司機停止煤機牽引，則系統自動暫停學習，等待牽引重新啟動后，自動繼續學習。如果學習過程中出現重載反牽，反牽過程不會被記錄，但是如果學習過程中出現過載、過熱等保護停止或主控系統進入故障鎖定狀態，學習過程會被暫停，返回手動控制模式。待故障排除后，需手動啟動繼續學習。如果學習過程中出現采煤機斷電停機，學習過程將暫停，下次重新上電后需手動啟動繼續學習。

特別注意的是在自動截割狀態以及端頭位置限制區域，為了防止出現異常牽引，采煤機重載反牽保護功能被自動禁用。同時在工藝段各端點位置，采煤機自動進行限速保護。采煤機進入自動截割狀態后，司機可以根據需要隨時通過遙控器或遠程指令人工操作調整機器的運行(方向、速度、啟停、采高)。同時顯示屏上顯示系統處于自動運行中斷狀態。要恢復完全自動狀態需按組合鍵退出人工調整或等待系統檢測到滿足退出條件時自動退出。司機可以根據需要靈活選擇執行自動工藝段。采煤機斷電停機后，下次重新上電需要手動操作才能再進入自動模式。

天地科技上海分公司智能記憶截割系統，支持多達30個截割工藝段運行狀態的記憶和準確再現，近乎完美地支持國內工作面復雜的端頭截割工藝，實現了采煤機循環作業全過程的自動化智能截割。自動運行的采煤機在300 米長的工作面上，最高牽引割煤速可達14 米/分鐘以上，行走位置控制精度優于±3cm，滾筒截割高度的穩態重復誤差小于±4cm。

三、互聯網技術遠程支持：

天地科技上海分公司采煤機互聯網應用是由工作面采煤機主機網絡、采煤機到順槽通信網絡，礦井光纖環網，遠程互聯網和網絡應用組成的一體化監控服務體系。互聯網應用實現了。

通過采煤機互聯網應用網絡，在遠程可以使用辦公電腦、平板、手機等終端連接訪問井下工作面采煤機，實時查看監控采煤機運行狀態。實時跟蹤監控工作面生產狀態。通過采煤機互聯網應用，遠程可視化監控診斷采煤機故障與報警，查詢分析采煤機主控系統、記憶截割系統、變頻器等故障數據與記錄。為用戶提供端到端的遠程診斷技術支持。通過采煤機互聯網應用，在遠程訪問采煤機主控系統模塊參數，根據井下運行需求靈活配置與優化采煤機參數。通過采煤機互聯網應用，在遠程查看采煤機主控系統模塊接口狀態，根據井下應用需求實時更新采煤機模塊固件，充分適應用戶對煤機應用的高端要求和復雜工藝。

后記：智能化綜采工作面的順利建成，為我礦面臨采深不斷增加、安全壓力不斷增大、效益效率亟待提升的礦井建設智能礦山提供了保障；標志著新時期煤礦智能化開采翻開了新篇章，智能化礦井是煤礦發展的必由之路。通過這套設備的應用在以后的煤炭開采中必將大大降低職工勞動強度，促進企業安全高效發展。