基于PLC的液壓牽引采煤機的無線控制系統研究

李國棟

（陽煤集團二礦， 山西 陽泉 045000）

引言

液壓牽引采煤機的無線控制是我國煤礦業最主要的生產方式，在我國的大多數煤礦工廠中得到廣泛應用。電牽引采煤機使用的是多個電機同時驅動，這會使機器的功率變大。因為這種采煤機的機身比較長，大多數被應用在工作面長的煤層工作面中。煤礦是不可再生資源，對于一些開采過的煤礦，進入煤礦回采期時，煤礦的儲存量會變小，工作面的長度也會縮短。在這種情況下，需要使用機身長度較短的牽引采煤機，尤其是一些單滾筒液壓的采煤機，大多數這類煤礦會使用MGD150-NW采煤機，這種機器具有臂短的特點。我國大型的煤礦開采集團有MGD150-NW采煤機將近30臺，其中只有少部分是液壓牽引式采煤機。這種液壓牽引采煤機雖然具有一定的優勢，但也存在一定的問題，例如電機的工作以及其他零件都是由液壓控制的，電控系統的保護功能較弱，對滾筒高度的調整沒有機器輔助，只能憑借經驗，這就會造成機器的效能降低。

1 液壓牽引采煤機的介紹

采煤機是煤礦生產實現自動化的重要手段。采煤機最主要的特點是體積較小、質量較輕、產生的噪音小、安全性高。采煤機的種類大致分為四種，包括分鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式[1]。在我國使用較多的是滾筒式采煤機。但是滾筒采煤機容易出現甩煤問題，容易造成操作人員的人身安全問題。液壓牽引采煤機的使用中也偶爾會出現操作人員被煤塊砸中的事故，所以需要加強對液壓牽引式采煤機的控制。

2 PLC控制系統的設計

PLC控制系統主要是由8AD、無線接收模塊和無限發送機等五部分組成。該控制系統可以同時接收8路模擬量的信號。在PLC系統進行工作時，首先要對機器液壓箱的溫度、油量等進行監測，確認所有工作都沒有任何異常后，開始操作使用。如果使用前不對機器進行全方位的檢查，就極其容易帶來安全隱患，影響采煤工作的正常進行。在牽引采煤機進行工作時，要對功率、溫度和水壓等各個參數進行實時的監測，一旦發現任何異常，就要立即停止工作[2]。在停止作業的時候，要對牽引系統進行歸零處置，再進行其他操作。無線系統是通過PLC控制信號進行操作的，在對液壓油驅動進行控制時，要同時驅動與之對應的液壓缸實現驅動，其目的是為了保證人工操作要高于遙控的操作。

3 液壓控制系統的改造方案分析

MGD150-NW型采煤機在液壓牽引時主要是用手柄的左右轉動來實現機器的牽引。在這個操作的過程中，旋轉的度數是凸輪裝置在轉換成直線運動的過程中實現的。調節速度的裝置來驅動主要油泵，可以實現牽引和速度變換兩種作用。要想實現遙控操作，主要的是在驅動手柄的前面位置增加一個齒輪，這個齒輪最主要的作用就是實現無線操作。齒輪油由雙活塞齒條油缸進行驅動的，齒條油缸又需要電磁閥進行供給液體，而電磁閥在無線操作中起過渡作用。電磁閥在無線裝置中可以對遙控裝置進行控制，這樣就能夠最大程度地保證人工的操作速度高于遙控設備，能夠大大提高采煤工作的安全性。使用MGD150-NW型號的采煤機能夠實現臂搖270°的旋轉。在原來的基礎上再安裝一個液控缸，通過實驗數據可以得到，使用內部直徑30 mm，桿直徑為18mm的驅動缸[3]，當壓力值是在2.5～2.8 MPa時，就能保證在出現緊急情況的時候，還能進行人工手動控制，增加了操作的安全性，為采煤工作者營造了一個更加安全的工作環境。

4 液壓牽引采煤機遙控裝置功能及其操作注意事項

遙控裝置主要是利用編碼和解碼技術實現其功能的，與這種裝置最適合匹配的就是液壓牽引式的采煤機。無線裝置遙控的距離一般控制在30 m以內，遙控的角度在順時針60°以內，但是有的設備可以將旋轉角度控制在270°[4]。遙控的裝置主要是由遙控發送器和本安遙控裝置器等組成。當遙控發送器在進行工作時，按下相應的程序按鈕產生與之對應的編輯程序，發出指令信號后，信號會傳送到本安遙控的接收裝置，接收到信號后裝置會自動進行解碼操作最后啟動程序相關的電路，這樣的程序操作會輸出8路開關量，通過控制電纜，繼電器的收放來完成對煤礦進行采集、輸送和切割工作。為了防止出現意外情況的發生，還設置了急停的功能。在對無線遙控裝置進行操作前，應該做好準備工作。在使用前，應該檢查采煤機操作板上“載波”的開關是否處于閉合狀態，這個時候應該使用125 kHz載波發出的信號來檢驗采煤機開關是否閉合。需要給本安遙控接收信號的設備提供電源，并且這個電源應該是AC36 V的[5]。然后再點擊遙控器上“開”這個按鈕，斷開轉換開關。

當操作人員點擊“溜子”這個按鈕時，程序會通過本安遙控器進行接收再對其解碼，解碼后會讓繼電器電路板對應的繼電器進行吸合的過程，會利用載波進行發送信號和收集信號，使液壓采煤機進行開關的吸收和合并，啟動采煤機，當操作人員點擊“溜子”這個按鈕時，采煤機會收到指令，然后停止采煤工作。在整個無線遙控操作系統中，應該為操作人員配備使用手冊，該手冊中不僅包含使用方法，更應該包含一些緊急處理的方法。對上崗的操作人員也要進行培訓，培訓合格后才能使用。

5 結語

通過對天線控制技術的研究和實驗，強化了液壓牽引采煤機的無線控制功能，運用基于PLC的液壓牽引采煤機的無線控制系統，并充分重視在無線控制的操作中需要注意的事項，可提高采煤工作效率，保障采煤工作者的安全。