综采工作面采煤机实现远程控制和记忆截割功能

史莉红

（山西新元煤炭有限责任公司，山西 阳泉045000）

随着煤炭工业信息化与工业化融合的加快，机电一体化技术、计算机和网络技术与煤矿装备的结合使得煤矿生产过程实现自动化具备了可行条件。阳煤集团从1982年引进德国采煤机、波兰生产溜、英国综采支架实现综采机械化采煤以来，历经30多年一直沿用机械化采煤，直至现阶段国内外都在由机械化采煤向自动化采煤的转型升级。阳煤集团急需实现综采自动化采煤来改变以前机械化采煤工作面人员多、环境恶劣、劳动强度大、安全保障低，极大限制了设备效能和煤炭产能，因此，需要依靠科技创新提高综采设备自动化装备水平，实现工作面“人少则安，无人则安”安全理念，真正达到减人提效的目的，积极提升企业形象，建立数字化矿井迫在眉睫。新元公司310205工作面全面实现自动化控制、特别是对采煤机通过配置相关控制模块与传感系统，结合顺槽监控箱，通过动力线载波通讯方式，将采煤机数据传输至放置于设备列车上的顺槽监控箱，实现采煤机的自动化控制功能，真正意义上实现自动化工作面安全生产、高产高效、减人提效的目标。

1 采煤机远程控制和记忆截割功能的系统组成

采煤机的自动化系统由采高传感器、行走位置传感器、机身姿态传感器、中压耦合器、载波模块及顺槽监控箱组成（见图1）；中压耦合器与载波模块安装于采煤机上，实现采煤机数据及控制信息与顺槽监控箱的双向传输（见图2）；顺槽监控箱由防爆箱、工控机、载波模块、耦合模块、PLC组件、电源组件、显示模块、键盘模块等组成实现通讯（见图3）；顺槽监控箱与天玛公司接口：RS485、MODBUS RTU协议。

图1 顺槽监控系统

图2 采煤机自动化系统与第三方集中控制器连接

2 采煤机的远程监视及控制功能

1）实现在顺槽位置对采煤机相关数据的远程监视，数据内容包括：左截割电机电流、右截割电机电流、左截割电机温度、右截割电机温度、左牵引电流、右牵引电流、牵引速度、行走方向、报警信息等。

2）通过顺槽监控箱对采煤机进行基本的控制操作包括：截割电机送电／断电、牵停、向左、向右、加速、减速、左升、左降、右升、右降等。

3 采煤机的记忆截割功能

图3 载波通讯原理

采煤机记忆截割的原理：司机操纵采煤机沿工作面煤层先割一刀，将采煤机的位置、牵引方向、牵引速度、左截割摇臂位置、右截割摇臂位置、采煤机横向倾角、采煤机纵向倾角等参数存入计算机，以后的截割行程由计算机根据存储器记忆的参数自动调高。如煤层条件发生变化，通过多种传感器检测和采集信号，进行数据融合后得到煤岩界面信息，采煤机根据信息进行自动调高，同时自动记忆调整过的参数，作为一下刀调高的依据。

记忆截割及远程控制的关键问题是采煤机采高、行走位置的精确检测及机身姿态检测。

1）该系统采用高精度摇臂倾角传感器测量摇臂转角，进而精确测量出滚筒的采高。

2）采用高精度位置传感器测量牵引二轴转动的圈数，进而精确测量出行走位置。

3）由于机组生产时振动很大，该系统使用陀螺仪以修正振动产生的倾角测量误差，测量机身的姿态包括机身倾角、仰俯角。

4 采煤机工作模式

4.1 人工操作模式

传统的人工操作状态，司机操作采煤机所有指令，包括：牵启、牵停、向左、向右、加速、减速、左升、左降、右升、右降、截启、截停。

4.2 自学习模式

在此模式，采煤机可以正常割煤，司机随时根据生产要求操作采煤机；采煤机实时存储左右摇臂的采高、牵引位置等信息。

4.3 自动截割模式

（1）在线学习模式。左右摇臂根据存储的数据自动调整采高，人工可以干预行走方向、牵引速度、左右摇臂的升降；当人工干预左右摇臂的升降时，当前的左右采高等信息将自动覆盖之前存储的数据。

（2）非在线学习模式。左右摇臂根据存储的数据自动调整采高，人工可以干预行走方向、牵引速度、左右摇臂的升降。

（3）传感器配置模式。左右摇臂采高及牵引位置传感器的数据校准。

5 结语

经过二个月的现场测试，采煤机实现了在顺槽控制采煤机启停、方向、速度、采高的控制功能，并实现了采煤机的记忆截割功能，工人只需要在开始进行一次学习模式，采煤机自动将整个牵引过程中的摇臂高度、机身倾角、行走轨迹全部记忆，存储至相应的数据库中，供下一循环中在自动模式下自动调节摇臂高度，操作工人无需操作，如地质条件发生变化时，人工可以干预行走方向、牵引速度、左右摇臂的升降；当人工干预左右摇臂的升降时，当前的左右采高等信息将自动覆盖之前存储的数据。此采煤机实现了的功能真正意义上向集团公司“少人则安，无人则安”的安全理念又前进了一步。

〔1〕郝迎吉，刘高峰，孙军亮.采煤机记忆截割控制系统的实现〔J〕.矿山机械，2008（23）：6－9.

〔2〕谭得健.综采工作面自动化现状及中国21世纪发展展望〔J〕.煤矿自动化，1999（增刊）.

〔3〕张守祥，李首滨，黄曾华，等.综采工作面生产自动化控制的探讨煤〔J〕.煤矿机电，2005（3）.