文/王小方，淮南舜天合成材料有限公司

1 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展

機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。機(jī)電一體化技術(shù)順應(yīng)了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律，顯示了強(qiáng)大的生命力。由于煤炭生產(chǎn)是將數(shù)百、數(shù)千萬(wàn)噸煤炭從地層深處采掘、運(yùn)送到地面，因此需采用大量的機(jī)電設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，而機(jī)電一體化煤礦產(chǎn)品則是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的最好選擇。機(jī)電一體化將機(jī)械與電子技術(shù)融為一體，使物流、能流、信息流融為一體。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦中的主要應(yīng)用

煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到許多煤礦。國(guó)產(chǎn)的以計(jì)算機(jī)為核心的電牽引采煤機(jī)、全數(shù)字直流提升機(jī)已占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，我國(guó)已經(jīng)能生產(chǎn)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控的掘進(jìn)機(jī)、膠帶運(yùn)輸機(jī)、礦井供電設(shè)備等。另外，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、礦井生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制和信息化管理、圖像監(jiān)視、關(guān)鍵設(shè)備和主要工作地點(diǎn)、調(diào)度室的裝備實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)在生產(chǎn)調(diào)度、財(cái)務(wù)、人力資源、設(shè)備、銷售及辦公自動(dòng)化都得到了普遍的應(yīng)用。

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用就是電牽引采煤機(jī)。近年來(lái)，我國(guó)電牽引采煤機(jī)的研發(fā)在消化吸收國(guó)外引進(jìn)采煤機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在我國(guó)煤礦綜合機(jī)械化采煤工作面，國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，完全采用國(guó)產(chǎn)裝備的高產(chǎn)高效工作面不斷涌現(xiàn)。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

帶式輸送機(jī)是我國(guó)煤礦井下輸送系統(tǒng)的主要運(yùn)輸設(shè)備，具有長(zhǎng)距離連續(xù)輸送、輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。因此，近幾年來(lái)帶式輸送機(jī)已成為機(jī)電一體化技術(shù)的研究重點(diǎn)。目前主要采用機(jī)、電、液一體化的CST可控軟啟動(dòng)裝置。它是一種專門為煤炭或金屬礦石的長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的軟驅(qū)動(dòng)裝置。一條皮帶運(yùn)輸機(jī)可以由一臺(tái)或幾臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)。

2.3 機(jī)電一體化技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是目前煤礦機(jī)電一體化、自動(dòng)化水平最高的設(shè)備，全數(shù)字化交直流提升機(jī)。伴隨著機(jī)電一體化水平在煤礦建設(shè)中的迅猛發(fā)展，也推動(dòng)了煤礦建設(shè)和生產(chǎn)的全面技術(shù)改造，巷道運(yùn)輸也朝著大功率、大運(yùn)量、長(zhǎng)距離全自動(dòng)化發(fā)展，CST技術(shù)具有起動(dòng)能力優(yōu)良、可控停車能力強(qiáng)、多驅(qū)點(diǎn)功率之間平衡，對(duì)過(guò)載能力的響應(yīng)時(shí)間短，驗(yàn)帶速度運(yùn)行時(shí)間無(wú)限，CST安裝在低速軸，充分的電腦控制，監(jiān)控參數(shù)可進(jìn)入“裝置網(wǎng)”（Device net）等優(yōu)點(diǎn)，尤其是內(nèi)裝式提升機(jī)，從結(jié)構(gòu)上將滾筒和驅(qū)動(dòng)合為一體，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，充分體現(xiàn)了機(jī)械—電力電子—計(jì)算機(jī)—自動(dòng)控制的綜合體。而全數(shù)字化提升機(jī)的高度可靠，采用總線方式，大大簡(jiǎn)化了電器安裝，此外，該設(shè)備具有運(yùn)行效率高，操作簡(jiǎn)單方便，維護(hù)量小，使用人員少，生產(chǎn)能力強(qiáng)，能耗低，對(duì)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)安全分級(jí)保密，標(biāo)準(zhǔn)的PLC控制，清晰可見(jiàn)的用戶界面，帶有操作員接口的預(yù)防性監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 機(jī)電一體化技術(shù)在掘進(jìn)機(jī)中的應(yīng)用

掘進(jìn)機(jī)是目前大多數(shù)煤礦廣泛使用的掘進(jìn)機(jī)械，其電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開(kāi)關(guān)箱（以下簡(jiǎn)稱開(kāi)關(guān)箱）、礦用本質(zhì)安全型操作箱（以下簡(jiǎn)稱操作箱）、礦用隔爆型電鈴、礦用隔爆型壓扣控制按鈕、隔爆照明燈、掘進(jìn)機(jī)用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)、GJC4低濃度甲烷傳感器等組成的掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)配合操作可實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種生產(chǎn)作業(yè)。其控制系統(tǒng)將控制和保護(hù)功能模塊化（主控制器）、有故障記憶功能、有應(yīng)急遙控功能（遙控器）、操作箱液晶屏與開(kāi)關(guān)箱顯示儀表同步顯示、開(kāi)關(guān)箱與操作箱之間的通訊采用動(dòng)力載波技術(shù)，僅用兩芯通訊電纜便可實(shí)現(xiàn)，通訊電纜采用快速插頭連接方式。整個(gè)電氣系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)理念新、保護(hù)功能全、顯示功能強(qiáng)大、內(nèi)部元件配置高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、可靠性高等特點(diǎn)。以可編程控制器PLC為核心，對(duì)油泵、截割、二運(yùn)電機(jī)的過(guò)壓、欠壓、短路、超溫、過(guò)載、過(guò)流、三相不平衡、電機(jī)絕緣進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)，同時(shí)顯示各電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、工作電壓、截割電機(jī)負(fù)荷和各種故障信息。控制回路是以可編程控制器（簡(jiǎn)稱P LC）為核心，通過(guò)RS485 通訊接受操作箱的控制信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部程序運(yùn)算控制繼電器輸出，實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的啟動(dòng)和停止。

2.5 機(jī)電一體化技術(shù)在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

從多數(shù)煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)的效果來(lái)看，還存在一些問(wèn)題，但是主要問(wèn)題是傳感器的不足，并且使用過(guò)程中，其穩(wěn)定性相對(duì)較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進(jìn)行了大量的研究，對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)也實(shí)施多次再設(shè)計(jì)改進(jìn)措施，但仍然沒(méi)有得到預(yù)期的效果，因此這些在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用率不是很高。在國(guó)外，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快，運(yùn)行速度和質(zhì)量也在不斷提高，傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜，信息媒體由字符發(fā)展到聲像，煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，他們的機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。

3 對(duì)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的展望

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：1)開(kāi)發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以煤礦開(kāi)采技術(shù)及配套裝備為主導(dǎo)的核心技術(shù),研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心裝置；2)增加產(chǎn)品的通信功能,以適應(yīng)綜合自動(dòng)化的需要；3)開(kāi)發(fā)以微處理器和微機(jī)為基礎(chǔ)的礦井設(shè)備工況和健康監(jiān)測(cè)以及微處理器、計(jì)算機(jī)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用等；4)煤礦機(jī)器人仍然是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)今后研究的重點(diǎn)之一。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著煤礦生產(chǎn)控制水平和規(guī)模的要求越來(lái)越高，從而進(jìn)一步加速機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。目前各種高新技術(shù)已經(jīng)滲入到機(jī)電一體化技術(shù)之中，這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使機(jī)電一體化產(chǎn)品功能更強(qiáng)大、性能更優(yōu)越，智能化程度也越來(lái)越高。不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且極大地提高了煤礦的生產(chǎn)水平，因此，采用新的機(jī)電一體化技術(shù)裝備的煤礦企業(yè)，會(huì)獲得更加顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。