史莉紅

（山西新元煤炭有限責(zé)任公司，山西 陽泉045000）

隨著煤炭工業(yè)信息化與工業(yè)化融合的加快，機電一體化技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與煤礦裝備的結(jié)合使得煤礦生產(chǎn)過程實現(xiàn)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(chǎn)溜、英國綜采支架實現(xiàn)綜采機械化采煤以來，歷經(jīng)30多年一直沿用機械化采煤，直至現(xiàn)階段國內(nèi)外都在由機械化采煤向自動化采煤的轉(zhuǎn)型升級。陽煤集團急需實現(xiàn)綜采自動化采煤來改變以前機械化采煤工作面人員多、環(huán)境惡劣、勞動強度大、安全保障低，極大限制了設(shè)備效能和煤炭產(chǎn)能，因此，需要依靠科技創(chuàng)新提高綜采設(shè)備自動化裝備水平，實現(xiàn)工作面“人少則安，無人則安”安全理念，真正達(dá)到減人提效的目的，積極提升企業(yè)形象，建立數(shù)字化礦井迫在眉睫。新元公司310205工作面全面實現(xiàn)自動化控制、特別是對采煤機通過配置相關(guān)控制模塊與傳感系統(tǒng)，結(jié)合順槽監(jiān)控箱，通過動力線載波通訊方式，將采煤機數(shù)據(jù)傳輸至放置于設(shè)備列車上的順槽監(jiān)控箱，實現(xiàn)采煤機的自動化控制功能，真正意義上實現(xiàn)自動化工作面安全生產(chǎn)、高產(chǎn)高效、減人提效的目標(biāo)。

1 采煤機遠(yuǎn)程控制和記憶截割功能的系統(tǒng)組成

采煤機的自動化系統(tǒng)由采高傳感器、行走位置傳感器、機身姿態(tài)傳感器、中壓耦合器、載波模塊及順槽監(jiān)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(xiàn)采煤機數(shù)據(jù)及控制信息與順槽監(jiān)控箱的雙向傳輸（見圖2）；順槽監(jiān)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(xiàn)通訊（見圖3）；順槽監(jiān)控箱與天瑪公司接口：RS485、MODBUS RTU協(xié)議。

圖1 順槽監(jiān)控系統(tǒng)

圖2 采煤機自動化系統(tǒng)與第三方集中控制器連接

2 采煤機的遠(yuǎn)程監(jiān)視及控制功能

1）實現(xiàn)在順槽位置對采煤機相關(guān)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)視，數(shù)據(jù)內(nèi)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(jiān)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(shù)存入計算機，以后的截割行程由計算機根據(jù)存儲器記憶的參數(shù)自動調(diào)高。如煤層條件發(fā)生變化，通過多種傳感器檢測和采集信號，進行數(shù)據(jù)融合后得到煤巖界面信息，采煤機根據(jù)信息進行自動調(diào)高，同時自動記憶調(diào)整過的參數(shù)，作為一下刀調(diào)高的依據(jù)。

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

1）該系統(tǒng)采用高精度搖臂傾角傳感器測量搖臂轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的圈數(shù)，進而精確測量出行走位置。

3）由于機組生產(chǎn)時振動很大，該系統(tǒng)使用陀螺儀以修正振動產(chǎn)生的傾角測量誤差，測量機身的姿態(tài)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(tǒng)的人工操作狀態(tài)，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(xué)習(xí)模式

在此模式，采煤機可以正常割煤，司機隨時根據(jù)生產(chǎn)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(xué)習(xí)模式。左右搖臂根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)自動調(diào)整采高，人工可以干預(yù)行走方向、牽引速度、左右搖臂的升降；當(dāng)人工干預(yù)左右搖臂的升降時，當(dāng)前的左右采高等信息將自動覆蓋之前存儲的數(shù)據(jù)。

（2）非在線學(xué)習(xí)模式。左右搖臂根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)自動調(diào)整采高，人工可以干預(yù)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(shù)據(jù)校準(zhǔn)。

5 結(jié)語

經(jīng)過二個月的現(xiàn)場測試，采煤機實現(xiàn)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(xiàn)了采煤機的記憶截割功能，工人只需要在開始進行一次學(xué)習(xí)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(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，供下一循環(huán)中在自動模式下自動調(diào)節(jié)搖臂高度，操作工人無需操作，如地質(zhì)條件發(fā)生變化時，人工可以干預(yù)行走方向、牽引速度、左右搖臂的升降；當(dāng)人工干預(yù)左右搖臂的升降時，當(dāng)前的左右采高等信息將自動覆蓋之前存儲的數(shù)據(jù)。此采煤機實現(xiàn)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(tǒng)的實現(xiàn)〔J〕.礦山機械，2008（23）：6－9.

〔2〕譚得健.綜采工作面自動化現(xiàn)狀及中國21世紀(jì)發(fā)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(chǎn)自動化控制的探討煤〔J〕.煤礦機電，2005（3）.