基于PLC的液压牵引采煤机的无线控制系统研究

2018-02-15李国栋

机械管理开发 2018年7期

李国栋

（阳煤集团二矿，山西阳泉 045000）

引言

液压牵引采煤机的无线控制是我国煤矿业最主要的生产方式，在我国的大多数煤矿工厂中得到广泛应用。电牵引采煤机使用的是多个电机同时驱动，这会使机器的功率变大。因为这种采煤机的机身比较长，大多数被应用在工作面长的煤层工作面中。煤矿是不可再生资源，对于一些开采过的煤矿，进入煤矿回采期时，煤矿的储存量会变小，工作面的长度也会缩短。在这种情况下，需要使用机身长度较短的牵引采煤机，尤其是一些单滚筒液压的采煤机，大多数这类煤矿会使用MGD150-NW采煤机，这种机器具有臂短的特点。我国大型的煤矿开采集团有MGD150-NW采煤机将近30台，其中只有少部分是液压牵引式采煤机。这种液压牵引采煤机虽然具有一定的优势，但也存在一定的问题，例如电机的工作以及其他零件都是由液压控制的，电控系统的保护功能较弱，对滚筒高度的调整没有机器辅助，只能凭借经验，这就会造成机器的效能降低。

1 液压牵引采煤机的介绍

采煤机是煤矿生产实现自动化的重要手段。采煤机最主要的特点是体积较小、质量较轻、产生的噪音小、安全性高。采煤机的种类大致分为四种，包括分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式[1]。在我国使用较多的是滚筒式采煤机。但是滚筒采煤机容易出现甩煤问题，容易造成操作人员的人身安全问题。液压牵引采煤机的使用中也偶尔会出现操作人员被煤块砸中的事故，所以需要加强对液压牵引式采煤机的控制。

2 PLC控制系统的设计

PLC控制系统主要是由8AD、无线接收模块和无限发送机等五部分组成。该控制系统可以同时接收8路模拟量的信号。在PLC系统进行工作时，首先要对机器液压箱的温度、油量等进行监测，确认所有工作都没有任何异常后，开始操作使用。如果使用前不对机器进行全方位的检查，就极其容易带来安全隐患，影响采煤工作的正常进行。在牵引采煤机进行工作时，要对功率、温度和水压等各个参数进行实时的监测，一旦发现任何异常，就要立即停止工作[2]。在停止作业的时候，要对牵引系统进行归零处置，再进行其他操作。无线系统是通过PLC控制信号进行操作的，在对液压油驱动进行控制时，要同时驱动与之对应的液压缸实现驱动，其目的是为了保证人工操作要高于遥控的操作。

3 液压控制系统的改造方案分析

MGD150-NW型采煤机在液压牵引时主要是用手柄的左右转动来实现机器的牵引。在这个操作的过程中，旋转的度数是凸轮装置在转换成直线运动的过程中实现的。调节速度的装置来驱动主要油泵，可以实现牵引和速度变换两种作用。要想实现遥控操作，主要的是在驱动手柄的前面位置增加一个齿轮，这个齿轮最主要的作用就是实现无线操作。齿轮油由双活塞齿条油缸进行驱动的，齿条油缸又需要电磁阀进行供给液体，而电磁阀在无线操作中起过渡作用。电磁阀在无线装置中可以对遥控装置进行控制，这样就能够最大程度地保证人工的操作速度高于遥控设备，能够大大提高采煤工作的安全性。使用MGD150-NW型号的采煤机能够实现臂摇270°的旋转。在原来的基础上再安装一个液控缸，通过实验数据可以得到，使用内部直径30 mm，杆直径为18mm的驱动缸[3]，当压力值是在2.5～2.8 MPa时，就能保证在出现紧急情况的时候，还能进行人工手动控制，增加了操作的安全性，为采煤工作者营造了一个更加安全的工作环境。

4 液压牵引采煤机遥控装置功能及其操作注意事项

遥控装置主要是利用编码和解码技术实现其功能的，与这种装置最适合匹配的就是液压牵引式的采煤机。无线装置遥控的距离一般控制在30 m以内，遥控的角度在顺时针60°以内，但是有的设备可以将旋转角度控制在270°[4]。遥控的装置主要是由遥控发送器和本安遥控装置器等组成。当遥控发送器在进行工作时，按下相应的程序按钮产生与之对应的编辑程序，发出指令信号后，信号会传送到本安遥控的接收装置，接收到信号后装置会自动进行解码操作最后启动程序相关的电路，这样的程序操作会输出8路开关量，通过控制电缆，继电器的收放来完成对煤矿进行采集、输送和切割工作。为了防止出现意外情况的发生，还设置了急停的功能。在对无线遥控装置进行操作前，应该做好准备工作。在使用前，应该检查采煤机操作板上“载波”的开关是否处于闭合状态，这个时候应该使用125 kHz载波发出的信号来检验采煤机开关是否闭合。需要给本安遥控接收信号的设备提供电源，并且这个电源应该是AC36 V的[5]。然后再点击遥控器上“开”这个按钮，断开转换开关。

当操作人员点击“溜子”这个按钮时，程序会通过本安遥控器进行接收再对其解码，解码后会让继电器电路板对应的继电器进行吸合的过程，会利用载波进行发送信号和收集信号，使液压采煤机进行开关的吸收和合并，启动采煤机，当操作人员点击“溜子”这个按钮时，采煤机会收到指令，然后停止采煤工作。在整个无线遥控操作系统中，应该为操作人员配备使用手册，该手册中不仅包含使用方法，更应该包含一些紧急处理的方法。对上岗的操作人员也要进行培训，培训合格后才能使用。