車振輝

摘 要：簡單分析了煤礦機電自動化集控的發(fā)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(fā)展

近年來，國內各大煤礦基本實現(xiàn)了生產(chǎn)機械化和機電設備自動化，煤礦生產(chǎn)效率逐年提升，煤炭產(chǎn)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(chǎn)的安全系數(shù)，給煤礦帶來了巨大的經(jīng)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(fā)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(chǎn)權的配套設施和井下綜采技術的研發(fā)，從而提高我國煤礦的開采能力，為煤炭產(chǎn)量的增加提供技術保障。②逐步提升相關產(chǎn)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(yōu)化。為了實現(xiàn)這一目標，應將研發(fā)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(fā)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(fā)展趨勢。③針對斷電控制制訂相關行業(yè)標準，并建立采煤人員跟蹤定位系統(tǒng)，在提高生產(chǎn)作業(yè)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(tǒng)，比如采煤機、裝載機、輸送機和破碎機等。此外，采掘作業(yè)面還配有通信監(jiān)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等，但眾多的控制系統(tǒng)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(tǒng)，并接入井下自動化系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)對井下采掘作業(yè)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(yè)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(xiàn)與安全生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)和遠程控制。為了進一步降低成本，可充分利用現(xiàn)有的集控系統(tǒng)，并借助Modbus通訊協(xié)議、控制器局域網(wǎng)絡（CAN）和DP總線通信。

2.2 集控系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.2.1 系統(tǒng)硬件設計

智能型組合電器的測控系統(tǒng)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(tǒng)的框架結構如圖1所示。

本文中提出的集控系統(tǒng)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(xiàn)電磁閥控制、網(wǎng)絡通信控制、遙控控制、采掘作業(yè)面控制、液壓系統(tǒng)控制等。圖1中的控制箱集成了3條現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)。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(jīng)過隔離和轉換后，會被傳送至中央控制器。

2.2.2 系統(tǒng)軟件設計

在該集控系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送、信息中斷服務和系統(tǒng)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(shù)字濾波、系統(tǒng)優(yōu)化、短路和故障的保護等。

2.3 PLC控制電路

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

參考文獻

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

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

〔編輯：張思楠〕