煤礦機電自動化集控發展及應用分析

車振輝

摘 要：簡單分析了煤礦機電自動化集控的發展，并在此基礎上，對煤礦機電自動化集控的應用進行了論述，以期提升煤礦井下機電自動化設備的控制水平。

關鍵詞：煤礦；機電自動化；集控技術；井下綜采技術

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.035

1 煤礦機電自動化集控的發展

近年來，國內各大煤礦基本實現了生產機械化和機電設備自動化，煤礦生產效率逐年提升，煤炭產量也隨之大幅度增加。煤礦井下機電設備自動化最突出的特點是降低了人員的勞動強度、提高了煤礦生產的安全系數，給煤礦帶來了巨大的經濟效益和社會效益。但由于我國在機電設備自動化方面的研究起步較晚，與發達國家相比，在技術方面仍存在較大的差距。集中控制技術是煤礦機電設備自動化的核心技術之一，為了使該項技術能更好地為機電設備自動化服務，筆者提出以下3點建議：①加強對具有自主知識產權的配套設施和井下綜采技術的研發，從而提高我國煤礦的開采能力，為煤炭產量的增加提供技術保障。②逐步提升相關產品的通信水平，確保信息采集及時、準確，并在信息處理中，深入分析有價值的信息，從而使煤礦開采工藝得到進一步優化。為了實現這一目標，應將研發重點放在基于微處理器的自動綜采設備、檢測設備和運輸設備上，并研發智能化采煤機器人，這是煤礦機電設備自動化集控的主要發展趨勢。③針對斷電控制制訂相關行業標準，并建立采煤人員跟蹤定位系統，在提高生產作業效率的同時，確保人員的安全性。

2 煤礦機電自動化集控的具體應用

目前，國內煤礦井下機電設備的自動化水平越來越高，各類機電自動化設備都已具備控制系統，比如采煤機、裝載機、輸送機和破碎機等。此外，采掘作業面還配有通信監控系統、供電系統等，但眾多的控制系統增大了管理難度。因此，可應用集中控制技術集成所有機電自動化設備的控制系統，并接入井下自動化系統中，從而實現對井下采掘作業面設備的集中控制、保護、故障檢測等，為井下高效、安全開采提供強有力的技術保障。

2.1 機電自動化集控方案

在很多煤礦的井下綜采作業面中，機電自動化設備常采用智能型組合電器集控。雖然組合電器本身具備RS232接口，但并不具備通訊功能，也無法實現與安全生產監控網的聯網和遠程控制。為了進一步降低成本，可充分利用現有的集控系統，并借助Modbus通訊協議、控制器局域網絡（CAN）和DP總線通信。

2.2 集控系統的實現

2.2.1 系統硬件設計

智能型組合電器的測控系統主要由信號檢測、采集、處理模塊、控制方式轉換模塊和顯示器等組成，它能獨立完成對6路負荷的保護和控制，具備漏電閉鎖保護、過載保護、短路保護、欠壓保護各過壓保護等功能。集控系統的框架結構如圖1所示。

本文中提出的集控系統除了能控制和保護機電自動化設備中的電動機外，還能實現電磁閥控制、網絡通信控制、遙控控制、采掘作業面控制、液壓系統控制等。圖1中的控制箱集成了3條現場總線，即CAN、Modbus和DP。其中，主回路控制模塊與中央控制器之間的通訊由DP總線來完成，CAN主要負責實現中央控制器與電磁控制閥、顯示器、遙控接收器等設備的通訊，操作箱與中央控制器之間的通訊由Modbus實現。設備上配置的傳感器可將輸出信號傳給控制箱的隔離柵，信號經過隔離和轉換后，會被傳送至中央控制器。

2.2.2 系統軟件設計

在該集控系統中，軟件主要是指檢測軟件，由以下兩大部分組成。

2.2.2.1 信息的判斷和處理

具體包括電機啟動、數據采集、數據接收、數據發送、信息中斷服務和系統初始化等。

2.2.2.2 控制信息的處理

具體包括防按鍵抖動、信號邏輯處理、數字濾波、系統優化、短路和故障的保護等。

2.3 PLC控制電路

集控系統能將采掘作業面機電自動化設備中的信號輸入PLC微處理器中，通過語言編程后，可對輸入的信號進行分析判斷和處理，并輸出控制信號，從而控制現場的機電自動化設備。

3 結束語

綜上所述，機電自動化已成為國內煤礦井下生產設備的發展趨勢。雖然現有的組合電器可集控采掘作業面的機電自動化設備，但無法實現實時通訊。為了解決這一問題，本文基于三大工業現場總線，提出了一套全新的集控系統方案，并對系統硬件、軟件的設計和PLC控制電路進行了論述。該集控系統在某國有大型煤礦中進行了試應用，基于現場總線構建的系統的接線更加簡化，運行穩定性、可靠性大幅提升，各種控制功能全都分散至現場的機電自動化設備中，實現了信息的實時采集，確保了控制和保護功能的實現，使煤礦生產作業效率獲得了明顯提升。由此可見，本文提出的集控系統具有一定的推廣使用價值。

參考文獻

[1]王聰慧.煤礦生產系統全集成自動化預期實現[J].自動化技術與應用，2012（10）.

[2]商海峰.基于工業以太網與現場總線的選煤廠綜合自動化系統的設計[J].煤炭加工與綜合利用，2013（6）.

〔編輯：張思楠〕