论矿用采煤机智能记忆截割系统在实际工作中的应用与研究

盛应许 张理伟

(中国平煤神马集团平宝煤业有限公司综机综掘工厂，河南 汝州 467500)

一、新型电控系统

天地科技上海分公司的新型第二代DSP 电控系统(TDECS 系统)，是上海分公司专为煤机应用开发的一种分布嵌入式控制系统。系统以高性能的DSP 技术为基础，先进的ARM 处理器为核心，使用高可靠CAN 总线及工业以太网等技术。系统具有全面的工况监测与智能化的故障诊断和保护功能，高级的参数化智能化记忆截割自动操纵系统，稳定可靠的全功能远程操作控制功能，并具有超强的系统扩展能力。结构新型DSP 电控将采煤机的各种功能划分为多个独立功能模块，各模块具备独立运行的处理器，通过CAN、网络总线、FSK 互联。

(一)电控系统性能

总运算指令能力可达每秒4.4 亿次；

控制程序扫描时间小于10mS；基于高可靠CAN 总线的分布式系统，扩展能力强，模块间相互影响小；

实现对采煤机中上百种参数和信号的检测、控制与保护，支持常见系统故障的智能化在线诊断；

整体设计满足GB3836 及MT 相关标准要求，可靠性大幅提升。

(二)变频牵引特点

针对采煤机的特殊工况优化主从机参数，确保两台变频器负载平衡、高效率运行；

建立在专家系统上的动态功率平衡控制方式，可确保两台牵引电机动态负荷平衡保持在5%以内，速度控制精度优于1%；

左右牵引电机的总体负载能力可达到额定负载能力的95%以上。

顺槽远程控制

上海公司特有的FSK 调制传输实时控制通讯系统，采用高抗干扰的FSK 调制全双工

载波通讯，可实现开机前安全自检和预警电源同步传输；

在电渡中，阳极上提供电子的金属（Ag）也正是在阴极上获得电子后所析出的金属（Ag），就好像电流使金属搬了家，从阳极搬阴极上。

全面支持顺槽对采煤机进行可靠低延迟的操作控制及数据监视，并支持数据上传；

系统同时支持光纤传输接口，实现光纤传输与主电缆调制通讯传输的冗余通信。

(三)顺槽远控性能

0.5~2.5MHz 载波频率，抗干扰能力强；

从顺槽到采煤机内部，指令传输延迟11mS，延时抖动小于1mS；

基于优先级的操作监控延时控制与保障，总延迟控制在50-200mS；

支持通讯协议：EIP、工业以太网TCP/IP、485、CAN 等；

传输距离不小于800m。

二、智能记忆截割系统

天地科技上海分公司智能记忆截割系统采用自由曲线记忆截割方式，带端头工艺支持，满足复杂的截割条件，可完全按照实际学习的采煤工艺实现两端头复杂的斜切、割三角煤、扫底等自动截割运行。在实际工作中，这个系统可以根据需要灵活选择执行工艺段操作；可以方便的在线学习调整，精确动作；工作面长度及高度变化时，可以在线针对变化点进行修改；学习过程可以分多次，自由暂停/继续，自动完成。使采煤的方式方法更加智能化、精细化、便捷化，最大限度节省劳动强度。

具体操作如下：

采煤机自动截割功能使用遥控器或端头站组合键进行功能操作，或远方控制指令进行远控操作。当使用遥控器按下F2键(或端头站按F1键)时，采煤机主显示屏将根据采煤机状态弹出窗口提示当前可以进行的自动化操作。在自动化操作后，采煤机主显示屏在状态栏输出提示信息，提示信息在无其它操作时显示4 秒左右，有进一步操作时显示下一个提示。机身两侧带真彩显示屏的端头站，也会根据司机的操作和采煤机运行的状态(手动、学习和自动)改变显示模式并在屏幕的顶端显示一些基本的操作提示信息。

在学习过程中，如果采煤机司机停止煤机牵引，则系统自动暂停学习，等待牵引重新启动后，自动继续学习。如果学习过程中出现重载反牵，反牵过程不会被记录，但是如果学习过程中出现过载、过热等保护停止或主控系统进入故障锁定状态，学习过程会被暂停，返回手动控制模式。待故障排除后，需手动启动继续学习。如果学习过程中出现采煤机断电停机，学习过程将暂停，下次重新上电后需手动启动继续学习。

特别注意的是在自动截割状态以及端头位置限制区域，为了防止出现异常牵引，采煤机重载反牵保护功能被自动禁用。同时在工艺段各端点位置，采煤机自动进行限速保护。采煤机进入自动截割状态后，司机可以根据需要随时通过遥控器或远程指令人工操作调整机器的运行(方向、速度、启停、采高)。同时显示屏上显示系统处于自动运行中断状态。要恢复完全自动状态需按组合键退出人工调整或等待系统检测到满足退出条件时自动退出。司机可以根据需要灵活选择执行自动工艺段。采煤机断电停机后，下次重新上电需要手动操作才能再进入自动模式。

天地科技上海分公司智能记忆截割系统，支持多达30个截割工艺段运行状态的记忆和准确再现，近乎完美地支持国内工作面复杂的端头截割工艺，实现了采煤机循环作业全过程的自动化智能截割。自动运行的采煤机在300 米长的工作面上，最高牵引割煤速可达14 米/分钟以上，行走位置控制精度优于±3cm，滚筒截割高度的稳态重复误差小于±4cm。

三、互联网技术远程支持：

天地科技上海分公司采煤机互联网应用是由工作面采煤机主机网络、采煤机到顺槽通信网络，矿井光纤环网，远程互联网和网络应用组成的一体化监控服务体系。互联网应用实现了。

通过采煤机互联网应用网络，在远程可以使用办公电脑、平板、手机等终端连接访问井下工作面采煤机，实时查看监控采煤机运行状态。实时跟踪监控工作面生产状态。通过采煤机互联网应用，远程可视化监控诊断采煤机故障与报警，查询分析采煤机主控系统、记忆截割系统、变频器等故障数据与记录。为用户提供端到端的远程诊断技术支持。通过采煤机互联网应用，在远程访问采煤机主控系统模块参数，根据井下运行需求灵活配置与优化采煤机参数。通过采煤机互联网应用，在远程查看采煤机主控系统模块接口状态，根据井下应用需求实时更新采煤机模块固件，充分适应用户对煤机应用的高端要求和复杂工艺。

后记：智能化综采工作面的顺利建成，为我矿面临采深不断增加、安全压力不断增大、效益效率亟待提升的矿井建设智能矿山提供了保障；标志着新时期煤矿智能化开采翻开了新篇章，智能化矿井是煤矿发展的必由之路。通过这套设备的应用在以后的煤炭开采中必将大大降低职工劳动强度，促进企业安全高效发展。