采煤机电气分布式控制系统应用

摘 要：近些年来，随着我国科学技术和工业的不断发展，电气控制系统在工业生产之中得到了越来越广泛的应用，通过对于电气控制系统的应用，往往能够实现更为精确的控制。文章的研究目的就在于促进电气控制系统在采煤机之中的应用，因为当前在我国的煤矿开采业中，机械化程度也在进一步的提高，而且当前的煤矿开采基本上都是应用的采煤机，但是传统的采煤机控制手段往往都是人工控制，控制的效果不理想，控制精度不高，所以为了适应现代化矿井的要求，文章对采煤机电气控制系统的应用进行了一定的研究，最后得出将电气控制系统应用于采煤机之中能够有效提高煤矿开采效率的结论，以期能够实现电气控制系统在采煤机中得到更好应用的目标。

关键词：采煤机；电气控制系统；应用

前言

煤炭是一种重要的能源，所以煤炭资源的开采工作也显得至关重要，为了能够对煤碳资源进行有效的开采，人们开始对矿山机械加以充分的利用，通过对于采煤机等矿山机械的有效利用，大大地提高了煤矿开采的效率，但是当前对于煤炭的需求量也在进一步地增大，仅仅依靠传统的采煤机已经不能够很好地满足生产的需要，因此当前将电气控制系统引入了采煤机之中，对于电气控制系统的引入可以使得采煤机更为稳定的运行，大大地提高煤炭开采的效率，所以对于采煤机电气控制系统进行研究是非常有必要的。

1 采煤机电气控制系统的结构特点

采煤机电气控制系统的控制对象就是采煤机，这是一种复杂的重型机械设备，而且它还会发生实时的运动，采煤机的工作环境也较为特殊，不像其它普通的机械，采煤机往往需要在地下开展工作，由于伴随着采矿工作的开展，采煤机也需要不停地运动，所以采煤机电气控制系统的各部分之间必须要有相互作用的反馈调节，因而也就对系统的实时性提出了非常高的要求。

采煤机电气控制系统可以分为集中控制系统和分布式控制系统。一般而言，传统的集中控制系统都是通过对现场总线技术的利用来将各个节点所收集到的信息进行传送，在这些信息传送到控制计算机之后，由计算机做出决策，然后再将决策信息传输至各个执行装置，通过这些装置来完成相应的操作。而分布式控制系统则进一步强化了系统的可靠性，现场控制信号的走线更为简洁，这样更加便于控制对象的结构设计。在当前的煤矿开采业中，往往都是使用的分布式电气控制系统，分布式电气控制系统能够更好地满足煤矿开采的需求。之所以广泛地在采煤机中应用分布式电气控制系统，主要原因就在于该系统具有一系列优势。

2 分布式控制系统的组成

系统组成包括主、从控制器、信号采集模块、新型遥控系统、变频器控制系统、故障自诊断系统等部分构成。各部分之间全部通过CAN总线进行通讯。

3 分布式电气控制系统的特点

（1）使用高性能32位、150MHz处理器的控制器，内部所有模块都有防短路并具诊断功能的数字及模拟输入输出口，为实现与其他智能单元的数据交换还备有多种通讯接口（如RS232、485、CAN等），使得采煤机各个功能部件的设计更为简单，并且本身这些控制节点的设计就具有相对独立的特征。（2）通过对分布式控制系统的应用，也进一步地简化了采煤机内部的控制连线。高速CAN总线网络（速率可达250kB/s），主控制器与从控制器、各控制器与各数据采集模块之间全部采用CAN总线进行连接与通讯。只需要两根线就可以将所有设备进行连接。使得系统的稳定性、可维护性得以提高，而且也进一步降低了设计难度。（3）分布式控制系统有着较强的适应性，能够在不同类型的采煤机上进行使用，所以使得设备的成本也得到了有效地降低。

4 采煤机分布式电气控制系统的特殊要求

采煤机的性能对于采煤的效率有着非常重要的影响，但是能够对采煤机性能产生影响的因素非常之多，所以为了有效地保证采煤机的性能得以正常的发挥，对于采煤机电气控制系统也提出了更高的要求。

（1）由于采煤机的工作场所是井下，所以其工作环境是较为恶劣的，而且在井下还存在着大量的易燃易爆炸的气体，所以在对系统进行设计的时候，必须要考虑防爆方面的要求，防爆特性是采煤机电气控制系统所必须要具备的一个性能，同时采煤机电气控制系统如果具有防爆性能，也能够更好地保证采矿的安全。（2）随着我国科学技术的不断发展，在采煤机中开始广泛地应用电牵引技术，对于电牵引技术的应用虽然在一定程度上提高了煤矿开采的效率，但是同时也使得控制系统出现故障的概率大大地提高，而且如果控制系统出现故障，维修工作也十分的困难，这时也会使得生产的效率降低，而且还会对工作人员的人身安全造成威胁，所以在对系统进行设计的时候，必须要对软硬件系统进行深入的研究，这样才能够尽可能地避免故障对其所造成的影响。（3）当前采煤机的自动化程度也得到了有效的提高，所以当前对于采煤机的功率要求也更加的高，因此在对采煤机电气控制系统进行设计的时候，必须要考虑到对于采煤机功率的影响，只有有效保证采煤机的功率，才能够使得电气控制系统得到更好地发展和应用。（4）由于采煤机的工作环境较为恶劣，所以采煤机电气控制系统也会面临这些恶劣的工作环境，而整个控制系统是由硬件系统和软件系统共同构成的，因此就必须要保证系统的耐用和坚固，所以应用的控制器具有坚固耐用的铝压铸壳体（防护等级IP65），达到安全性的抗电磁干扰及机械应力时的防护作用，能适应恶劣环境条件和极端工作温度（-40℃±85℃）。具有体积小、可靠性高、抗震性能高特点，保证整个电气系统的稳定性。（5）由于不同的客户对于电气控制系统的性能要求有所不同，所以在对系统进行设计的时候，必须要考虑到用户的特殊需求，保证其软硬件能够得到灵活的配置。

5 结束语

在采煤机中对电气控制系统加以有效地应用，可以使得采煤的效率大大提高，但是在对控制系统进行设计和应用的过程中，必须要注重结合矿井以及采煤机的实际情况来对相应的软硬件进行选择，同时也应该进一步提高系统的抗干扰能力，这样才能够使得电气控制系统得到更好的应用，提高煤矿开采的效率，促进我国煤矿开采业的进一步发展。

参考文献

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作者简介：宋栋帅（1987，04-），男，山西阳城人，2009年7月毕业于山西大同大学工学院自动化专业，本科学历、工学学士学位，助理工程师，研究方向为采煤机电控系统的可靠性及自动化。