论文部分内容阅读
[摘 要]在社会经济不断发展的带动下，以电牵引采煤机在各国采煤业日益占据了主导地位。为了与高速工作面相适应，实现工作效率的提高，加强采煤机牵引速度的提高成为一种必然，牵引力同样也要不断提高。将交流电牵引采煤机应用于现代化矿井具有很高的适应性，不仅可以为实现高产生产创造保障，还可以为工作效率的提高创造条件。在稳定的控制系统与先进的电子设备的作用下，采煤机的整体性能与可靠性都有了强大的保障。
[关键词]控制系统 PLC 采煤机 应用
中图分类号：E6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0048-01
一、PLC所具有的特点
PLC呈现出的优点主要表现为：
（一）PLC属于能够编程逻辑控制器。它依靠可编程的存储器，将程序存储于其内部，在执行逻辑运算、算术、计数运算等方面，将相关指令发给用户，并依靠数字或模拟输入/输出控制生产过程、及各种机械。（二）系统容易扩展，具有十分灵活的构成，利用开关量进行控制是其具有的优势；在控制连续过程的PID回路上也具有显著的成效；其和上位机构组成具有一定复杂程度的控制系统，为生产过程达到综合自动化创造了积极的条件。（三）编程容易，方便使用，编程语言利用逻辑图、梯形图、语句表等十分简明，不必依靠计算机相关知识，所以系统开发不需要很长的周期，现场调试难度不大。同时在线也能够对程序修改，不必对硬件拆动而对控制方案进行改变。（四）对恶劣的运行环境具有很强的适应性，在抗干扰方面显现出强大的优势，与别的机型比较明显更加可靠。
二、电子控制系统控制
AC逆变器板式牵引采煤机，在操作上可以利用电子控制系统完成，保护与控制功能同时兼具：
（一）结合开采进行中，对主机启动与停止的控制要依靠煤炭开采作业相关驱动器，依靠速度对牵引动力传输/电源实现控制；（二）为了使司机能够灵活操作采煤机，在机身末端安装了控制器，在机身中央安装了控制箱面板，还可以依靠无线电遥控进行操作，这几种方式可以在实际中灵活应用；（三）重型自动反向与恒功率电机，实现了自动牵引控制；（四）温度保护、牵引电机过流、切割，涉及：电机块的保护、四台电机反时限保护电流继电器；处于高温作业条件下，自动调整保护整定值；如果电机温度太高会发出报警，处于断电状态能够发挥有效的保护作用；（五）实现了摇臂的自由升降；（六）运行参数，用中文显示；对参数记忆与故障会自动锁定。
三、计算机数据信号处理单元
（一）在交流变频中进行数据处理与信号控制是其主要用途，对测试程序相关数据收集细胞显示。从构成来看主要核心设备有：（1）工业控制计算机。能够输入各种数据与信号，以试验的相关要求为依据，处理、显示数据与信号，可以接收多种通讯，能够和交流变频器实现通讯联系。（2）彩色打印机。可以打印各种图标、曲线以及实验报告。（3）信号调理变送电路。把有用的计算机信号向计算机输入，对进行数据调理，使其适应相关设备需要。
（二）煤机控制与监视系统测试装置
对采煤机的控制监控系统进行测试，是本机的主要用途，主要构成部分有：（1）对信号模拟发生电路实施检测。模拟采煤机牵引部、截割部等位置的压力、温度的检测信号，对原来的信号代替，并向测试中心运送，信号对特定领域内的测量能够改变，能够发挥一定的校准作用。（2）采煤机操作信号能够对发生电路模拟。对各种信号，采煤机能够发出模拟，可以在动作上对采煤机各部实现控制，使得原来的信号被代替。（3）采煤机可以对电路予以显示，针对动作给出具体响应。能够对采煤机予以代替，从控制中心输出信号，对相关指示做出回应。
（三）主要测试功能的综合测试台。
四、交流变频调速功能测试单元
（一）交流变频调速功能测试单元，主要涉及：（1）成功测试交流变频电机性能；（2）测试机械性能、牵引电机电气性能；（3）对交流电机上边的驱动器保护认真检查。具体测试项目涉及：对驱动器工作性能展开测试、负载测试，测试温升、加载、电压波动、速度调节等。
（二）计算机信号数据的处理与单元功能的显示概述
（1）测评单位将各类型号的牵引采煤机链接起来，以此来对电力牵引性能测试部、测评中心、控制中心的全面掌控。（2）试点项目规则，凭借菜单，来设置计算机的屏幕和相应的程序，以此来对单元交流变频速率测评试点项目的掌控。（3）将AC逆变器单元所发出的测试数据以及信号加以采集处理，依据交流变频调速试点项目的详细要求来处理有关数据，同时，将有关测评报告打印出来。
（三）采煤机掌控单元性能测评监控体系含有下面几个方面：（1）采煤机监测中心信号，数据收集性能测评；（2）采煤机操控中心体系，障碍测评；（3）串行通讯采煤机操控测评体系的功能测评；（4）远程操控、终端站、应急手控、手控性能测评；（5）其它相关操控元件的性能测评；（6）泵站、电力牵引部、电力、切割机测评。
五、系统软件构造
（一）系统软件构造由两部分构成：显示操控和操控保护算法，可以利用梯形图形式编写构成PLC操控软件，图形化编程构成显示器。10个模拟输入，1个模拟输出，39个数字输出以及输出构成了PLC处理数据。很明显，PLC切换的处理水平时很强大的，但这些中小型PLCGEFunac90-30的计算性能并不强，缺少比较灵便的地址寻址指针，因此，在这这模拟系统软件设计中，这是一个重难点。在具体的设计中，给每一个模拟输入设立一个单一的FIF0队列，以此来最大限度地降低长字的操作，这样不但可以满足其响应时间，而且，可以大幅度降低损耗时间的一系列操作和过程，从而，十路模拟信号的数字滤波效率可以得到有效提升。
（二）因為是交流电，所以会导致电气操控系统的工作环境比较繁杂，而在PLC系统中，为了保证采矿电气操控体系的核心设计能有一个良好的运作环境，一般都采取以下措施来作为保障：
（1）在对温度信号以及电流信号进行收集时，由于该软件具有过滤器，因此可以去除全部的“离群值”，凭借过滤系统对信号的分析以及充分结合正常的参数加以比较，来对传感器的故障做出检测，避免因为失误操作而导致停电。
（2）在进行电路设计时，为了保证设施有足够的抗压水平，同时要保证其限定的功率超出两倍之上，就需要最大限度地利用工业级的元件进行设计；
（3）在PLC中，安置相应的操控系统，以此来将湿度加以封闭，将灰尘加以隔绝，同时，对其进行加固，避免出现振动；
（4）在装置操控系统时，要装置在屏蔽腔之中，其控制电缆要利用屏蔽电缆和双绞线。对系统的隔离措施必须要严格、严密；在输出和输入端，要利用继电器和光耦来对其隔离；
（5）利用宽输入电压，以此来对电源开关做出操控，保证其发电能力处于40% —50%这一范围内；
（6）对于那些必须需要长距离进行传输的信号，要最大限度地放大那些有用的信号，以此来最大限度提升信号的噪音比率，信号接收电路，以此来减少输入信号时的障碍，并且需要利用带通滤波器，以及相关的综合性方式，以此来最大幅度降低信号电路噪音的干涉频率，同时，也避免对其它设施造成影响。
六、总结
通过论证显示，利用该电力操控体系，不但可以发挥其基础控制效果，而且，还具备保护作用，相比其它的电力操控系统来看，它具有更高的反应速度和准确性，更为安全稳定。它的显示器是LED大屏显示器，可以有效检测系统障碍，对工作状态能做出有效记录，在具体操作中，能适时进行提示，而这些都是用户最为看重的地方。
参考文献
[1] 初成伍；基于EPEC控制器的采煤机控制系统的设计[J]；工矿自动化2010年
[2] 谢子殿，沈显庆，王蕴恒；电牵引采煤机电气控制技术[M].东南大学出版社；2011年
作者简介
张海春（1982.02.10）男，汉族，内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区，2001年毕业于大雁矿务局技工学校，综采机电专业，综采维修电工高级技师，目前就职于神华神东石圪台煤矿从事综采维修电工，陕西省榆林市神木县邮编719315.
[关键词]控制系统 PLC 采煤机 应用
中图分类号：E6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0048-01
一、PLC所具有的特点
PLC呈现出的优点主要表现为：
（一）PLC属于能够编程逻辑控制器。它依靠可编程的存储器，将程序存储于其内部，在执行逻辑运算、算术、计数运算等方面，将相关指令发给用户，并依靠数字或模拟输入/输出控制生产过程、及各种机械。（二）系统容易扩展，具有十分灵活的构成，利用开关量进行控制是其具有的优势；在控制连续过程的PID回路上也具有显著的成效；其和上位机构组成具有一定复杂程度的控制系统，为生产过程达到综合自动化创造了积极的条件。（三）编程容易，方便使用，编程语言利用逻辑图、梯形图、语句表等十分简明，不必依靠计算机相关知识，所以系统开发不需要很长的周期，现场调试难度不大。同时在线也能够对程序修改，不必对硬件拆动而对控制方案进行改变。（四）对恶劣的运行环境具有很强的适应性，在抗干扰方面显现出强大的优势，与别的机型比较明显更加可靠。
二、电子控制系统控制
AC逆变器板式牵引采煤机，在操作上可以利用电子控制系统完成，保护与控制功能同时兼具：
（一）结合开采进行中，对主机启动与停止的控制要依靠煤炭开采作业相关驱动器，依靠速度对牵引动力传输/电源实现控制；（二）为了使司机能够灵活操作采煤机，在机身末端安装了控制器，在机身中央安装了控制箱面板，还可以依靠无线电遥控进行操作，这几种方式可以在实际中灵活应用；（三）重型自动反向与恒功率电机，实现了自动牵引控制；（四）温度保护、牵引电机过流、切割，涉及：电机块的保护、四台电机反时限保护电流继电器；处于高温作业条件下，自动调整保护整定值；如果电机温度太高会发出报警，处于断电状态能够发挥有效的保护作用；（五）实现了摇臂的自由升降；（六）运行参数，用中文显示；对参数记忆与故障会自动锁定。
三、计算机数据信号处理单元
（一）在交流变频中进行数据处理与信号控制是其主要用途，对测试程序相关数据收集细胞显示。从构成来看主要核心设备有：（1）工业控制计算机。能够输入各种数据与信号，以试验的相关要求为依据，处理、显示数据与信号，可以接收多种通讯，能够和交流变频器实现通讯联系。（2）彩色打印机。可以打印各种图标、曲线以及实验报告。（3）信号调理变送电路。把有用的计算机信号向计算机输入，对进行数据调理，使其适应相关设备需要。
（二）煤机控制与监视系统测试装置
对采煤机的控制监控系统进行测试，是本机的主要用途，主要构成部分有：（1）对信号模拟发生电路实施检测。模拟采煤机牵引部、截割部等位置的压力、温度的检测信号，对原来的信号代替，并向测试中心运送，信号对特定领域内的测量能够改变，能够发挥一定的校准作用。（2）采煤机操作信号能够对发生电路模拟。对各种信号，采煤机能够发出模拟，可以在动作上对采煤机各部实现控制，使得原来的信号被代替。（3）采煤机可以对电路予以显示，针对动作给出具体响应。能够对采煤机予以代替，从控制中心输出信号，对相关指示做出回应。
（三）主要测试功能的综合测试台。
四、交流变频调速功能测试单元
（一）交流变频调速功能测试单元，主要涉及：（1）成功测试交流变频电机性能；（2）测试机械性能、牵引电机电气性能；（3）对交流电机上边的驱动器保护认真检查。具体测试项目涉及：对驱动器工作性能展开测试、负载测试，测试温升、加载、电压波动、速度调节等。
（二）计算机信号数据的处理与单元功能的显示概述
（1）测评单位将各类型号的牵引采煤机链接起来，以此来对电力牵引性能测试部、测评中心、控制中心的全面掌控。（2）试点项目规则，凭借菜单，来设置计算机的屏幕和相应的程序，以此来对单元交流变频速率测评试点项目的掌控。（3）将AC逆变器单元所发出的测试数据以及信号加以采集处理，依据交流变频调速试点项目的详细要求来处理有关数据，同时，将有关测评报告打印出来。
（三）采煤机掌控单元性能测评监控体系含有下面几个方面：（1）采煤机监测中心信号，数据收集性能测评；（2）采煤机操控中心体系，障碍测评；（3）串行通讯采煤机操控测评体系的功能测评；（4）远程操控、终端站、应急手控、手控性能测评；（5）其它相关操控元件的性能测评；（6）泵站、电力牵引部、电力、切割机测评。
五、系统软件构造
（一）系统软件构造由两部分构成：显示操控和操控保护算法，可以利用梯形图形式编写构成PLC操控软件，图形化编程构成显示器。10个模拟输入，1个模拟输出，39个数字输出以及输出构成了PLC处理数据。很明显，PLC切换的处理水平时很强大的，但这些中小型PLCGEFunac90-30的计算性能并不强，缺少比较灵便的地址寻址指针，因此，在这这模拟系统软件设计中，这是一个重难点。在具体的设计中，给每一个模拟输入设立一个单一的FIF0队列，以此来最大限度地降低长字的操作，这样不但可以满足其响应时间，而且，可以大幅度降低损耗时间的一系列操作和过程，从而，十路模拟信号的数字滤波效率可以得到有效提升。
（二）因為是交流电，所以会导致电气操控系统的工作环境比较繁杂，而在PLC系统中，为了保证采矿电气操控体系的核心设计能有一个良好的运作环境，一般都采取以下措施来作为保障：
（1）在对温度信号以及电流信号进行收集时，由于该软件具有过滤器，因此可以去除全部的“离群值”，凭借过滤系统对信号的分析以及充分结合正常的参数加以比较，来对传感器的故障做出检测，避免因为失误操作而导致停电。
（2）在进行电路设计时，为了保证设施有足够的抗压水平，同时要保证其限定的功率超出两倍之上，就需要最大限度地利用工业级的元件进行设计；
（3）在PLC中，安置相应的操控系统，以此来将湿度加以封闭，将灰尘加以隔绝，同时，对其进行加固，避免出现振动；
（4）在装置操控系统时，要装置在屏蔽腔之中，其控制电缆要利用屏蔽电缆和双绞线。对系统的隔离措施必须要严格、严密；在输出和输入端，要利用继电器和光耦来对其隔离；
（5）利用宽输入电压，以此来对电源开关做出操控，保证其发电能力处于40% —50%这一范围内；
（6）对于那些必须需要长距离进行传输的信号，要最大限度地放大那些有用的信号，以此来最大限度提升信号的噪音比率，信号接收电路，以此来减少输入信号时的障碍，并且需要利用带通滤波器，以及相关的综合性方式，以此来最大幅度降低信号电路噪音的干涉频率，同时，也避免对其它设施造成影响。
六、总结
通过论证显示，利用该电力操控体系，不但可以发挥其基础控制效果，而且，还具备保护作用，相比其它的电力操控系统来看，它具有更高的反应速度和准确性，更为安全稳定。它的显示器是LED大屏显示器，可以有效检测系统障碍，对工作状态能做出有效记录，在具体操作中，能适时进行提示，而这些都是用户最为看重的地方。
参考文献
[1] 初成伍；基于EPEC控制器的采煤机控制系统的设计[J]；工矿自动化2010年
[2] 谢子殿，沈显庆，王蕴恒；电牵引采煤机电气控制技术[M].东南大学出版社；2011年
作者简介
张海春（1982.02.10）男，汉族，内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区，2001年毕业于大雁矿务局技工学校，综采机电专业，综采维修电工高级技师，目前就职于神华神东石圪台煤矿从事综采维修电工，陕西省榆林市神木县邮编719315.