采煤機電氣分布式控制系統(tǒng)應用

摘 要：近些年來，隨著我國科學技術和工業(yè)的不斷發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)在工業(yè)生產之中得到了越來越廣泛的應用，通過對于電氣控制系統(tǒng)的應用，往往能夠實現(xiàn)更為精確的控制。文章的研究目的就在于促進電氣控制系統(tǒng)在采煤機之中的應用，因為當前在我國的煤礦開采業(yè)中，機械化程度也在進一步的提高，而且當前的煤礦開采基本上都是應用的采煤機，但是傳統(tǒng)的采煤機控制手段往往都是人工控制，控制的效果不理想，控制精度不高，所以為了適應現(xiàn)代化礦井的要求，文章對采煤機電氣控制系統(tǒng)的應用進行了一定的研究，最后得出將電氣控制系統(tǒng)應用于采煤機之中能夠有效提高煤礦開采效率的結論，以期能夠實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)在采煤機中得到更好應用的目標。

關鍵詞：采煤機；電氣控制系統(tǒng)；應用

前言

煤炭是一種重要的能源，所以煤炭資源的開采工作也顯得至關重要，為了能夠對煤碳資源進行有效的開采，人們開始對礦山機械加以充分的利用，通過對于采煤機等礦山機械的有效利用，大大地提高了煤礦開采的效率，但是當前對于煤炭的需求量也在進一步地增大，僅僅依靠傳統(tǒng)的采煤機已經(jīng)不能夠很好地滿足生產的需要，因此當前將電氣控制系統(tǒng)引入了采煤機之中，對于電氣控制系統(tǒng)的引入可以使得采煤機更為穩(wěn)定的運行，大大地提高煤炭開采的效率，所以對于采煤機電氣控制系統(tǒng)進行研究是非常有必要的。

1 采煤機電氣控制系統(tǒng)的結構特點

采煤機電氣控制系統(tǒng)的控制對象就是采煤機，這是一種復雜的重型機械設備，而且它還會發(fā)生實時的運動，采煤機的工作環(huán)境也較為特殊，不像其它普通的機械，采煤機往往需要在地下開展工作，由于伴隨著采礦工作的開展，采煤機也需要不停地運動，所以采煤機電氣控制系統(tǒng)的各部分之間必須要有相互作用的反饋調節(jié)，因而也就對系統(tǒng)的實時性提出了非常高的要求。

采煤機電氣控制系統(tǒng)可以分為集中控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)。一般而言，傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)都是通過對現(xiàn)場總線技術的利用來將各個節(jié)點所收集到的信息進行傳送，在這些信息傳送到控制計算機之后，由計算機做出決策，然后再將決策信息傳輸至各個執(zhí)行裝置，通過這些裝置來完成相應的操作。而分布式控制系統(tǒng)則進一步強化了系統(tǒng)的可靠性，現(xiàn)場控制信號的走線更為簡潔，這樣更加便于控制對象的結構設計。在當前的煤礦開采業(yè)中，往往都是使用的分布式電氣控制系統(tǒng)，分布式電氣控制系統(tǒng)能夠更好地滿足煤礦開采的需求。之所以廣泛地在采煤機中應用分布式電氣控制系統(tǒng)，主要原因就在于該系統(tǒng)具有一系列優(yōu)勢。

2 分布式控制系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)組成包括主、從控制器、信號采集模塊、新型遙控系統(tǒng)、變頻器控制系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)等部分構成。各部分之間全部通過CAN總線進行通訊。

3 分布式電氣控制系統(tǒng)的特點

（1）使用高性能32位、150MHz處理器的控制器，內部所有模塊都有防短路并具診斷功能的數(shù)字及模擬輸入輸出口，為實現(xiàn)與其他智能單元的數(shù)據(jù)交換還備有多種通訊接口（如RS232、485、CAN等），使得采煤機各個功能部件的設計更為簡單，并且本身這些控制節(jié)點的設計就具有相對獨立的特征。（2）通過對分布式控制系統(tǒng)的應用，也進一步地簡化了采煤機內部的控制連線。高速CAN總線網(wǎng)絡（速率可達250kB/s），主控制器與從控制器、各控制器與各數(shù)據(jù)采集模塊之間全部采用CAN總線進行連接與通訊。只需要兩根線就可以將所有設備進行連接。使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可維護性得以提高，而且也進一步降低了設計難度。（3）分布式控制系統(tǒng)有著較強的適應性，能夠在不同類型的采煤機上進行使用，所以使得設備的成本也得到了有效地降低。

4 采煤機分布式電氣控制系統(tǒng)的特殊要求

采煤機的性能對于采煤的效率有著非常重要的影響，但是能夠對采煤機性能產生影響的因素非常之多，所以為了有效地保證采煤機的性能得以正常的發(fā)揮，對于采煤機電氣控制系統(tǒng)也提出了更高的要求。

（1）由于采煤機的工作場所是井下，所以其工作環(huán)境是較為惡劣的，而且在井下還存在著大量的易燃易爆炸的氣體，所以在對系統(tǒng)進行設計的時候，必須要考慮防爆方面的要求，防爆特性是采煤機電氣控制系統(tǒng)所必須要具備的一個性能，同時采煤機電氣控制系統(tǒng)如果具有防爆性能，也能夠更好地保證采礦的安全。（2）隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，在采煤機中開始廣泛地應用電牽引技術，對于電牽引技術的應用雖然在一定程度上提高了煤礦開采的效率，但是同時也使得控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率大大地提高，而且如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，維修工作也十分的困難，這時也會使得生產的效率降低，而且還會對工作人員的人身安全造成威脅，所以在對系統(tǒng)進行設計的時候，必須要對軟硬件系統(tǒng)進行深入的研究，這樣才能夠盡可能地避免故障對其所造成的影響。（3）當前采煤機的自動化程度也得到了有效的提高，所以當前對于采煤機的功率要求也更加的高，因此在對采煤機電氣控制系統(tǒng)進行設計的時候，必須要考慮到對于采煤機功率的影響，只有有效保證采煤機的功率，才能夠使得電氣控制系統(tǒng)得到更好地發(fā)展和應用。（4）由于采煤機的工作環(huán)境較為惡劣，所以采煤機電氣控制系統(tǒng)也會面臨這些惡劣的工作環(huán)境，而整個控制系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)共同構成的，因此就必須要保證系統(tǒng)的耐用和堅固，所以應用的控制器具有堅固耐用的鋁壓鑄殼體（防護等級IP65），達到安全性的抗電磁干擾及機械應力時的防護作用，能適應惡劣環(huán)境條件和極端工作溫度（-40℃±85℃）。具有體積小、可靠性高、抗震性能高特點，保證整個電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（5）由于不同的客戶對于電氣控制系統(tǒng)的性能要求有所不同，所以在對系統(tǒng)進行設計的時候，必須要考慮到用戶的特殊需求，保證其軟硬件能夠得到靈活的配置。

5 結束語

在采煤機中對電氣控制系統(tǒng)加以有效地應用，可以使得采煤的效率大大提高，但是在對控制系統(tǒng)進行設計和應用的過程中，必須要注重結合礦井以及采煤機的實際情況來對相應的軟硬件進行選擇，同時也應該進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，這樣才能夠使得電氣控制系統(tǒng)得到更好的應用，提高煤礦開采的效率，促進我國煤礦開采業(yè)的進一步發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：宋棟帥（1987，04-），男，山西陽城人，2009年7月畢業(yè)于山西大同大學工學院自動化專業(yè)，本科學歷、工學學士學位，助理工程師，研究方向為采煤機電控系統(tǒng)的可靠性及自動化。