采煤機遠程控制系統研究與分析

ZHANG Yan-jun,WANG Zhong-bin,QUAN Ning

0 引言

隨著現代煤礦開采技術的不斷發展，自動化、高效化和安全化采煤已成趨勢，采煤機遠程控制系統便是其中重要的一塊內容。目前國內尚無成熟的采煤機遠程控制系統，大多數煤礦仍采用安裝攝像頭的方式進行遠程監控，由于礦井下粉塵多，水汽大，往往造成攝像頭采集圖像的不清晰，給遠程控制帶來很大難度。本文利用PLC、WinCC軟件等技術對采煤機的運行狀態進行實時分析和處理，并通過WinCC組態軟件真實再現綜采面采煤機的運行狀態，達到遠程監控目的。

1 采煤機遠程控制系統組成

采煤機遠程控制系統主要由遠程控制平臺、工業以太網、機載控制和執行機構四大部分組成，其功能是實現采煤機的遠程控制，包括遠程PLC控制、遠程WinCC監控以及遠程故障診斷。系統結構體系如圖1所示。

遠程控制平臺即人機交互層，主要由PLC模塊、WinCC組態模塊和故障診斷模塊三大部分組成，工控機與PLC之間通過工業以太網連接，完成對采煤機電機啟停、搖臂升降、左右牽引、滾筒截割等的遠程控制。WinCC將采煤機的工作狀態通過畫面形式實時顯示在地面控制中心的顯示器上，完成對綜采工作面的實時監控。故障診斷模塊主要用來對采煤機在運行過程中產生的異常及故障信息進行分析并處理，必要時發出報警信號。采煤機遠程控制系統的網絡層采用工業以太網的組網形式，由有線和無線兩部分共同組成。有線部分采用光纖作為介質進行通信，無線部分通過無線mash進行信號傳輸。采煤機機載控制系統主要由牽引控制系統、調高控制系統和截割與破碎單元邏輯控制系統三大模塊組成，通過這三大模塊的相互協調控制，完成采煤機在綜采面的采煤工作。

圖1 采煤機遠程監控系統

2 采煤機遠程控制系統數據通信

采煤機遠程控制系統數據通信由上位連接系統和下位連接系統構成。下位連接系統是西門子PLC主機通過串行通訊接口連接到采煤機遠程輸入輸出單元，實現綜采工作面采煤機遠程的實時監測和控制。主機與采煤機遠程輸入輸出單元之間采用光纜連接，通信接口為光纖接口。采用光纖通信可以實現遠距離、高速度、高穩定性和高可靠性數據傳輸。PLC主機是系統的集中控制單元，主要負責整個系統的數據通信和信息處理，并協調各個遠程輸入輸出單元的操作。采煤機遠程輸入輸出單元為系統的分散控制單元，其在PLC主機的統一管理下，完成各自的輸入輸出任務。

圖2 下位連接系統結構

上位連接系統是位于控制中心的一個自動化綜合管理系統。上位計算機通過串行通訊接口與西門子S7-300PLC的串行通訊接口相連，對PLC進行監視和管理，構成集中管理、分散控制的分布式多級控制系統。在這個控制系統中，西門子S7-300PLC為直接控制級，負責綜采工作面采煤機各變量的監測與控制，同時接受上位計算機傳來的信息和向上位計算機發送現場采集的數據。上位計算機是協調管理級，它與下位直接控制級、自身人－機界面交互層和上級信息管理級進行數據交換，是連接過程控制和信息管理的橋梁。上位計算機與PLC的通訊采用RS232C/RS422通信接口；上位計算機與信息管理計算機的通信采用局域網。

3 采煤機遠程控制系統操控方式

采煤機遠程控制系統操控方式采用本地控制和遠程集中控制兩種方式運行,并且采用本地控制優先的原則，當本地控制無動作時，采煤機控制系統可通過遠程遙控方式實現對采煤機調高系統、左右牽引電機、截割滾筒的調節與控制。當本地控制有操作時，遠程控制立即切斷，對現場工作人員起到安全保護作用。

圖3 上位連接系統結構

4 結束語

采煤機遠程控制系統是當前煤礦開采研究的一大難題，本文結合當前實際研究狀況提出了一種新的采煤機遠程控制系統實現方法，該方法能夠有效解決綜采工作面采煤機的狀態監測和信息處理等問題，為綜采工作面的自動化和少人化開采提供了一種新的解決途徑。

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