綜采工作面采煤機實現遠程控制和記憶截割功能

史莉紅

（山西新元煤炭有限責任公司，山西 陽泉045000）

隨著煤炭工業信息化與工業化融合的加快，機電一體化技術、計算機和網絡技術與煤礦裝備的結合使得煤礦生產過程實現自動化具備了可行條件。陽煤集團從1982年引進德國采煤機、波蘭生產溜、英國綜采支架實現綜采機械化采煤以來，歷經30多年一直沿用機械化采煤，直至現階段國內外都在由機械化采煤向自動化采煤的轉型升級。陽煤集團急需實現綜采自動化采煤來改變以前機械化采煤工作面人員多、環境惡劣、勞動強度大、安全保障低，極大限制了設備效能和煤炭產能，因此，需要依靠科技創新提高綜采設備自動化裝備水平，實現工作面“人少則安，無人則安”安全理念，真正達到減人提效的目的，積極提升企業形象，建立數字化礦井迫在眉睫。新元公司310205工作面全面實現自動化控制、特別是對采煤機通過配置相關控制模塊與傳感系統，結合順槽監控箱，通過動力線載波通訊方式，將采煤機數據傳輸至放置于設備列車上的順槽監控箱，實現采煤機的自動化控制功能，真正意義上實現自動化工作面安全生產、高產高效、減人提效的目標。

1 采煤機遠程控制和記憶截割功能的系統組成

采煤機的自動化系統由采高傳感器、行走位置傳感器、機身姿態傳感器、中壓耦合器、載波模塊及順槽監控箱組成（見圖1）；中壓耦合器與載波模塊安裝于采煤機上，實現采煤機數據及控制信息與順槽監控箱的雙向傳輸（見圖2）；順槽監控箱由防爆箱、工控機、載波模塊、耦合模塊、PLC組件、電源組件、顯示模塊、鍵盤模塊等組成實現通訊（見圖3）；順槽監控箱與天瑪公司接口：RS485、MODBUS RTU協議。

圖1 順槽監控系統

圖2 采煤機自動化系統與第三方集中控制器連接

2 采煤機的遠程監視及控制功能

1）實現在順槽位置對采煤機相關數據的遠程監視，數據內容包括：左截割電機電流、右截割電機電流、左截割電機溫度、右截割電機溫度、左牽引電流、右牽引電流、牽引速度、行走方向、報警信息等。

2）通過順槽監控箱對采煤機進行基本的控制操作包括：截割電機送電／斷電、牽停、向左、向右、加速、減速、左升、左降、右升、右降等。

3 采煤機的記憶截割功能

圖3 載波通訊原理

采煤機記憶截割的原理：司機操縱采煤機沿工作面煤層先割一刀，將采煤機的位置、牽引方向、牽引速度、左截割搖臂位置、右截割搖臂位置、采煤機橫向傾角、采煤機縱向傾角等參數存入計算機，以后的截割行程由計算機根據存儲器記憶的參數自動調高。如煤層條件發生變化，通過多種傳感器檢測和采集信號，進行數據融合后得到煤巖界面信息，采煤機根據信息進行自動調高，同時自動記憶調整過的參數，作為一下刀調高的依據。

記憶截割及遠程控制的關鍵問題是采煤機采高、行走位置的精確檢測及機身姿態檢測。

1）該系統采用高精度搖臂傾角傳感器測量搖臂轉角，進而精確測量出滾筒的采高。

2）采用高精度位置傳感器測量牽引二軸轉動的圈數，進而精確測量出行走位置。

3）由于機組生產時振動很大，該系統使用陀螺儀以修正振動產生的傾角測量誤差，測量機身的姿態包括機身傾角、仰俯角。

4 采煤機工作模式

4.1 人工操作模式

傳統的人工操作狀態，司機操作采煤機所有指令，包括：牽啟、牽停、向左、向右、加速、減速、左升、左降、右升、右降、截啟、截停。

4.2 自學習模式

在此模式，采煤機可以正常割煤，司機隨時根據生產要求操作采煤機；采煤機實時存儲左右搖臂的采高、牽引位置等信息。

4.3 自動截割模式

（1）在線學習模式。左右搖臂根據存儲的數據自動調整采高，人工可以干預行走方向、牽引速度、左右搖臂的升降；當人工干預左右搖臂的升降時，當前的左右采高等信息將自動覆蓋之前存儲的數據。

（2）非在線學習模式。左右搖臂根據存儲的數據自動調整采高，人工可以干預行走方向、牽引速度、左右搖臂的升降。

（3）傳感器配置模式。左右搖臂采高及牽引位置傳感器的數據校準。

5 結語

經過二個月的現場測試，采煤機實現了在順槽控制采煤機啟停、方向、速度、采高的控制功能，并實現了采煤機的記憶截割功能，工人只需要在開始進行一次學習模式，采煤機自動將整個牽引過程中的搖臂高度、機身傾角、行走軌跡全部記憶，存儲至相應的數據庫中，供下一循環中在自動模式下自動調節搖臂高度，操作工人無需操作，如地質條件發生變化時，人工可以干預行走方向、牽引速度、左右搖臂的升降；當人工干預左右搖臂的升降時，當前的左右采高等信息將自動覆蓋之前存儲的數據。此采煤機實現了的功能真正意義上向集團公司“少人則安，無人則安”的安全理念又前進了一步。

〔1〕郝迎吉，劉高峰，孫軍亮.采煤機記憶截割控制系統的實現〔J〕.礦山機械，2008（23）：6－9.

〔2〕譚得健.綜采工作面自動化現狀及中國21世紀發展展望〔J〕.煤礦自動化，1999（增刊）.

〔3〕張守祥，李首濱，黃曾華，等.綜采工作面生產自動化控制的探討煤〔J〕.煤礦機電，2005（3）.