李 強

（山西煤炭運銷集團南河煤業(yè)有限公司，山西高平 048400）

0 引言

煤炭行業(yè)在社會其他行業(yè)里有著舉足輕重的位置，是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。目前采煤機在工作時的安全性和穩(wěn)定性有了更高的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在有許多煤礦對綜采面的生產(chǎn)效率要求較高。采煤機長年累月在礦井下進行采煤工作，所以環(huán)境對采煤機造成了極大消耗，很容易出現(xiàn)意想不到的問題，輕則停機，重則停產(chǎn)，給煤炭企業(yè)帶來了巨大損失。為了避免事故的發(fā)生，保證采煤機在運行時有一定的安全保障，目前主要采取工人在采煤機運行時進行巡視，浪費了工人大量的時間且效果不佳。所以急需監(jiān)測采煤機的運行狀態(tài)的設(shè)備，一旦機器在運行時出現(xiàn)問題及時通知工作人員并且可以保證維修人員可以迅速準(zhǔn)確定位故障位置，快速進行修理，使采煤機恢復(fù)運營狀態(tài)。

1 采煤機系統(tǒng)構(gòu)成

采煤機系統(tǒng)構(gòu)成包括：截割系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)。如圖1所示，它是綜采面適用于裝煤和落煤的大型機械化設(shè)備。

采煤機在運行時，截割系統(tǒng)是直接工作部分，主要是通過圖1中部位1上的截齒對大的煤塊進行切割。圖1中部位3相當(dāng)于采煤機的供能系統(tǒng)，主要功能是當(dāng)機器在工作面上移動時，控制它的速度，從而完成開采任務(wù)，采煤機運行的整體工作效率則是牽引裝置所決定的，如果截割系統(tǒng)在工作時采取較大的阻力，那么牽引系統(tǒng)則會降低采煤機的運行速度，從而起到保護截齒的作用；而截割系統(tǒng)在運行時阻力較小，那么牽引系統(tǒng)則會加快機器的前進速度，提高采煤機采煤的速度。液壓系統(tǒng)的重要部分是液壓泵站、管路以及閥體，在采煤機運行時主要控制搖臂的擺動、噴霧降塵裝置等。

圖1 采煤機整體結(jié)構(gòu)示意圖

2 采煤機運行監(jiān)測控制系統(tǒng)應(yīng)具備的必要條件

采煤機運行監(jiān)測系統(tǒng)的主要用途是在采煤機運行狀態(tài)時對機器各個部分零件進行監(jiān)控，保證所檢測到的信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確并且對傳遞信息的速度有一定的保障。所以，該系統(tǒng)必須滿足以下條件。

（1）信息的采集以及分析功能。主要是監(jiān)測采煤機在運行狀態(tài)時各個部分的狀態(tài)，如果電機溫度、電壓、電流、載齒負載等情況出現(xiàn)異常情況。可以將所采集的數(shù)據(jù)迅速進行初步的了解。

（2）故障的判斷以及記錄功能。主要作用是把監(jiān)測到的機器各部分零件的運行狀態(tài)進行收集和處理，并且與預(yù)定程序中的狀態(tài)進行對比，如果有一定的偏差可以在一定范圍內(nèi)進行輕微的調(diào)整，并且把收集到的問題進行記錄，供工作人員分析。

（3）故障報警功能。如果檢測系統(tǒng)在運行過程中檢測到采煤機某些部位運行異常時，要是與設(shè)定的指數(shù)有一定的偏差，則會發(fā)出聲音提醒工作人員，并且進行分析與處理。

（4）傳遞信息的功能和顯示指標(biāo)的功能。監(jiān)測系統(tǒng)把收集到的數(shù)據(jù)給每個控制中心傳送過去，并且將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行整理，以曲線以及表格的方式在屏幕上顯示出來，方便技術(shù)人員進行數(shù)據(jù)處理。

3 采煤機運行監(jiān)測控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計

采煤機的監(jiān)測控制系統(tǒng)主要由感知層（監(jiān)測層）、傳輸層（網(wǎng)絡(luò)層）、應(yīng)用層（控制層）構(gòu)成?？梢詫Σ擅簷C在運行狀態(tài)時各個零件的狀態(tài)進行更直觀的監(jiān)控，同時把收集到的數(shù)據(jù)迅速安全地傳達到控制中心，實現(xiàn)對采煤機運行狀態(tài)的控制。

圖2 采煤機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（1）監(jiān)測層。感知層也就是監(jiān)測層，是由采煤機系統(tǒng)里的電壓表、電流表、溫度傳感器以及壓力傳感器等組成。它主要功能是采集采煤機在運行時各部分機器的運行狀態(tài)，把收集到的數(shù)據(jù)處理后再輸送到PLC中心。監(jiān)測層是采煤機在使用時所需要的最基礎(chǔ)的設(shè)施，因為收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及所需時間的多少都直接關(guān)系到檢測系統(tǒng)是否可以把數(shù)據(jù)輸送到技術(shù)人員的手中，所以對技術(shù)要求更嚴格。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層是一樣的，主要是把控制層和監(jiān)測層連接起來。CAN控制局域網(wǎng)是主要組成部分，網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是把上一層收集到的信息傳遞給控制中心，并且把控制中心處理好的數(shù)據(jù)再下達到控制層，并且把工作人員對一線采煤機控制區(qū)的命令準(zhǔn)確傳送過去，實現(xiàn)對采煤機運行的遠程控制。

（3）控制層?？刂茖拥母拍詈蛻?yīng)用層是一樣的，控制層是采煤機在地面使用時的心臟。在控制層的部分有各種操作平臺和顯示器，上一結(jié)構(gòu)把它收集到的信息以曲線和表格的方式呈現(xiàn)出來，那么在控制中心處的工作人員就可以迅速了解到采煤機的運行情況，如果采煤機出現(xiàn)任何異常。工作人員就可以在控制中心通過計算機直接下達命令，對礦井下的采煤機進行控制。

4 監(jiān)測控制系統(tǒng)抗外部信號干擾的設(shè)計

采煤機在礦井下綜采面的空間位置狹窄，環(huán)境惡劣，所以在采煤機運行時供電電網(wǎng)所產(chǎn)生的電壓會出現(xiàn)異常，除此之外，其他設(shè)備出現(xiàn)的電磁波也嚴重波及到監(jiān)控系統(tǒng)對采煤機數(shù)據(jù)的收集以及傳遞數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所以，迫切需要在監(jiān)測系統(tǒng)中安置一個專門抗干擾的儀器，以確保在傳遞信息時檢測系統(tǒng)不會出現(xiàn)錯誤。

（1）過濾電磁波的設(shè)計。主要是在機器傳感設(shè)備的電源處放1個電解容器，為了防止其他機器產(chǎn)生的高頻率波長對設(shè)備的干擾，在電路處設(shè)置1個分支電路并且串聯(lián)1個電容。

（2）對傳輸網(wǎng)絡(luò)電路采用屏蔽電纜。為了減少其他信號對信息傳遞的影響，在監(jiān)測系統(tǒng)中，使用七芯的屏蔽電纜，而且將所用的電纜都與大地相接。

（3）模數(shù)獨立設(shè)計。在傳遞信息的時候，數(shù)字電路也會產(chǎn)生一定的干擾，為了避免這些干擾，把數(shù)字電路和模擬電路都分開存放，減少干擾。

5 結(jié)束語

本文主要是根據(jù)目前煤礦采綜面自動化發(fā)展的要求，分析了目前采煤機結(jié)構(gòu)和控制要求，提出了對采煤機在運行時進行監(jiān)控的設(shè)計，同時對各個系統(tǒng)的要求都進行了描述。該系統(tǒng)不僅對采煤機在運行時的狀態(tài)進行了監(jiān)測，而且有意外發(fā)生時會自動報警并且進行遠距離控制，從而對采煤機的運行情況進行一定的調(diào)度，確保采煤機在運行中減少事故的發(fā)生。不僅提高了采煤機的運行速率也增加了它的使用壽命，對煤炭企業(yè)的生產(chǎn)安全也有保障。