煤矿机电自动化集控发展及应用分析

车振辉

摘 要：简单分析了煤矿机电自动化集控的发展，并在此基础上，对煤矿机电自动化集控的应用进行了论述，以期提升煤矿井下机电自动化设备的控制水平。

关键词：煤矿；机电自动化；集控技术；井下综采技术

中图分类号：TD67 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.035

1 煤矿机电自动化集控的发展

近年来，国内各大煤矿基本实现了生产机械化和机电设备自动化，煤矿生产效率逐年提升，煤炭产量也随之大幅度增加。煤矿井下机电设备自动化最突出的特点是降低了人员的劳动强度、提高了煤矿生产的安全系数，给煤矿带来了巨大的经济效益和社会效益。但由于我国在机电设备自动化方面的研究起步较晚，与发达国家相比，在技术方面仍存在较大的差距。集中控制技术是煤矿机电设备自动化的核心技术之一，为了使该项技术能更好地为机电设备自动化服务，笔者提出以下3点建议：①加强对具有自主知识产权的配套设施和井下综采技术的研发，从而提高我国煤矿的开采能力，为煤炭产量的增加提供技术保障。②逐步提升相关产品的通信水平，确保信息采集及时、准确，并在信息处理中，深入分析有价值的信息，从而使煤矿开采工艺得到进一步优化。为了实现这一目标，应将研发重点放在基于微处理器的自动综采设备、检测设备和运输设备上，并研发智能化采煤机器人，这是煤矿机电设备自动化集控的主要发展趋势。③针对断电控制制订相关行业标准，并建立采煤人员跟踪定位系统，在提高生产作业效率的同时，确保人员的安全性。

2 煤矿机电自动化集控的具体应用

目前，国内煤矿井下机电设备的自动化水平越来越高，各类机电自动化设备都已具备控制系统，比如采煤机、装载机、输送机和破碎机等。此外，采掘作业面还配有通信监控系统、供电系统等，但众多的控制系统增大了管理难度。因此，可应用集中控制技术集成所有机电自动化设备的控制系统，并接入井下自动化系统中，从而实现对井下采掘作业面设备的集中控制、保护、故障检测等，为井下高效、安全开采提供强有力的技术保障。

2.1 机电自动化集控方案

在很多煤矿的井下综采作业面中，机电自动化设备常采用智能型组合电器集控。虽然组合电器本身具备RS232接口，但并不具备通讯功能，也无法实现与安全生产监控网的联网和远程控制。为了进一步降低成本，可充分利用现有的集控系统，并借助Modbus通讯协议、控制器局域网络（CAN）和DP总线通信。

2.2 集控系统的实现

2.2.1 系统硬件设计

智能型组合电器的测控系统主要由信号检测、采集、处理模块、控制方式转换模块和显示器等组成，它能独立完成对6路负荷的保护和控制，具备漏电闭锁保护、过载保护、短路保护、欠压保护各过压保护等功能。集控系统的框架结构如图1所示。

本文中提出的集控系统除了能控制和保护机电自动化设备中的电动机外，还能实现电磁阀控制、网络通信控制、遥控控制、采掘作业面控制、液压系统控制等。图1中的控制箱集成了3条现场总线，即CAN、Modbus和DP。其中，主回路控制模块与中央控制器之间的通讯由DP总线来完成，CAN主要负责实现中央控制器与电磁控制阀、显示器、遥控接收器等设备的通讯，操作箱与中央控制器之间的通讯由Modbus实现。设备上配置的传感器可将输出信号传给控制箱的隔离栅，信号经过隔离和转换后，会被传送至中央控制器。

2.2.2 系统软件设计

在该集控系统中，软件主要是指检测软件，由以下两大部分组成。

2.2.2.1 信息的判断和处理

具体包括电机启动、数据采集、数据接收、数据发送、信息中断服务和系统初始化等。

2.2.2.2 控制信息的处理

具体包括防按键抖动、信号逻辑处理、数字滤波、系统优化、短路和故障的保护等。

2.3 PLC控制电路

集控系统能将采掘作业面机电自动化设备中的信号输入PLC微处理器中，通过语言编程后，可对输入的信号进行分析判断和处理，并输出控制信号，从而控制现场的机电自动化设备。

3 结束语

综上所述，机电自动化已成为国内煤矿井下生产设备的发展趋势。虽然现有的组合电器可集控采掘作业面的机电自动化设备，但无法实现实时通讯。为了解决这一问题，本文基于三大工业现场总线，提出了一套全新的集控系统方案，并对系统硬件、软件的设计和PLC控制电路进行了论述。该集控系统在某国有大型煤矿中进行了试应用，基于现场总线构建的系统的接线更加简化，运行稳定性、可靠性大幅提升，各种控制功能全都分散至现场的机电自动化设备中，实现了信息的实时采集，确保了控制和保护功能的实现，使煤矿生产作业效率获得了明显提升。由此可见，本文提出的集控系统具有一定的推广使用价值。

参考文献

[1]王聪慧.煤矿生产系统全集成自动化预期实现[J].自动化技术与应用，2012（10）.

[2]商海峰.基于工业以太网与现场总线的选煤厂综合自动化系统的设计[J].煤炭加工与综合利用，2013（6）.

〔编辑：张思楠〕