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[摘 要]对采煤机截割滚筒自动调高控制技术进行了介绍，并对采煤机记忆截割控制系统进行了设计，以便实现对采煤机牵引、截割和调高的自动控制。
[关键词]采煤机 记忆截割系统 设计
中图分类号：TD421 61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0089-01
引言
采煤机是综合机械化采煤成套装备中的核心设备。截割滚筒高度的调整与控制是采煤机在井下工作面采煤时，司机操控采煤机的关键工序，采煤机截割滚筒高度控制的准确性直接决定着煤炭含矸量、煤炭回收率、顶底板的平整性。近年来，国产采煤机在结构、牵引方式、主控系统等方面都有长足的发展，然而采煤机滚筒的自，动调高技术一直没有实质性的突破，已成为工作面自动化进程的瓶颈。因此，采煤机截割滚筒自动调高控制技术研究是一个受到广泛关注的重要问题，是实现无人操纵采煤工作面的基础。文章针对采煤机截割滚筒自动调高控制技术进行研究，对采煤机实现记忆截割控制系统进行设计。
1 记忆截割的原理
记忆截割法不是直接识别煤岩分界的方法，是一种间接识别技术。它是计算机技术发展的产物。其工作原理为在示范模式下，由采煤机司机操纵采煤机沿工作面煤层高低起伏条件先割一刀，控制系统将采煤机运行信息存人计算机。进入记忆截割模式后，采煤机运行动作和指令再现示范模式存人的运行信息。如煤层条件发生较大变化，则由采煤机司机手动操作割煤（作为采煤机位置程序的微调），并自动记忆调整过的工作参数，作为以后切割采煤时滚筒调高的参数。该方法的实现具有简单、实用等特点。目前，国外引进的JOY7LS6、Eickhoff SL500和DBT EL3000型采煤机上均装有该功能模块，并得到了实际应用。在国内，国产采煤机控制系统计算机应用普遍水平较低，产品还徘徊在PLC控制，不具备记忆截割技术所要求的功能和性能，另外在采煤机位置和采高实时检测等方面相关的传感器开发、应用水平也很低，到目前还没有一台国产采煤机推出实用的记忆截割功能的产品。
2 记忆截割的数学模型
采煤机滚筒调高机构主要由油缸伸缩推动摇臂绕定轴线旋转，达到滚筒调高的目的。由于摇臂的长度L1、定轴高度H1、倾角传感器位置是固定的，如图1所示，因此有：
△Y=f （△L2）二f （△a）
式中△Y——滾筒截割高度变化量，向上取正，mm；
△L2——油缸行程变化量，mm；
△a——摇臂摆角变化量，（ °）。
所以，采煤机滚筒截割高度变化量△Y可表达为油缸行程变化量△L2或摇臂摆角变化量△a的函数，通过检测△L2或△a。都可以反应△Y的变化。△L2由安装在调高油缸里的位移传感器测量，△a可由安装在摇臂上的倾角传感器测量。调高机构示意如图2。
在倾斜状态下（图3）圾仰采或俯采情况下（图4），调高机构模型将发生变化；需要对其数学模型进行进一步分析，从而为数值计算建立基础。
3 控制系统。组成与作用
该系统主要包括位移传感器、倾角传感器、光电编码器、工控计算机、限位开关、电磁阀、调高油缸、显示器、电源等组成，可实现采煤机位置、截割高度、下切深度、牵引方向、牵引速度的检测、显示、采煤机记忆截割控制功能。
位移传感器：检测油缸伸缩长度，间接反映采煤机滚筒的截割高度和下切深度。
倾角传感器：检测采煤机在工作面走向和纵向倾角，当角；度发生变化时，及时修正滚筒位置。
光电编码器：检测采煤机的行走距离；位置、方 向、速度。
工控计算机：数据的采集、存储、运算、处理。
限位开关：修正采煤机在工作面位置。
电磁阀组、油缸：采煤机摇臂摆动执行机构。
显示器：显示采煤机运行参数、主要器件的工况。
电源：给磁致伸缩位移传感器、双轴倾角传感器、光电编码器、工控计算机、防爆感应式限位开关、电磁阀组、显示器供电。
4 工作模式
该系统具有3种工作模式，即手动模式、示范刀模式、记忆截割模式，3种工作模式可自由切换。
手动模式：既是采煤机常规的人为操作模式。
示范刀模式：采煤机截割过程的采煤机位置、姿态、滚筒位置、牵引方向、牵引速度、电流等信息通过相应的传感器进行数据采集，由工控计算机进行运算、存储。
记忆截割模式：工控计算机在示范刀模式下采集、运算、存储的数据完整的再现过程，既重复示范刀时采煤机的截割过程。因机身装有双轴倾角传感器，采煤机在工作面走向和纵向倾角发生变化时，自动修正滚筒位置。
5 结束语
采煤机记忆截割控制系统的应用，可为工矿装备的创新设计与优化提供全新的研究方法和手段；有助于提高矿山作业的安全性，降低了生产成本和工人的劳动强度；有助于推动我国矿山装备制造业的技术进步，提高国际竞争力，为复杂环境条件下采煤机的自动化控制，提供一种崭新的自动控制技术。采煤机记忆截割控制系统在国产的辽源煤矿机械制
造有限责任公司生产的MG110/250-BW型滚筒采煤机上首次获得了成功的应用。
[关键词]采煤机 记忆截割系统 设计
中图分类号：TD421 61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0089-01
引言
采煤机是综合机械化采煤成套装备中的核心设备。截割滚筒高度的调整与控制是采煤机在井下工作面采煤时，司机操控采煤机的关键工序，采煤机截割滚筒高度控制的准确性直接决定着煤炭含矸量、煤炭回收率、顶底板的平整性。近年来，国产采煤机在结构、牵引方式、主控系统等方面都有长足的发展，然而采煤机滚筒的自，动调高技术一直没有实质性的突破，已成为工作面自动化进程的瓶颈。因此，采煤机截割滚筒自动调高控制技术研究是一个受到广泛关注的重要问题，是实现无人操纵采煤工作面的基础。文章针对采煤机截割滚筒自动调高控制技术进行研究，对采煤机实现记忆截割控制系统进行设计。
1 记忆截割的原理
记忆截割法不是直接识别煤岩分界的方法，是一种间接识别技术。它是计算机技术发展的产物。其工作原理为在示范模式下，由采煤机司机操纵采煤机沿工作面煤层高低起伏条件先割一刀，控制系统将采煤机运行信息存人计算机。进入记忆截割模式后，采煤机运行动作和指令再现示范模式存人的运行信息。如煤层条件发生较大变化，则由采煤机司机手动操作割煤（作为采煤机位置程序的微调），并自动记忆调整过的工作参数，作为以后切割采煤时滚筒调高的参数。该方法的实现具有简单、实用等特点。目前，国外引进的JOY7LS6、Eickhoff SL500和DBT EL3000型采煤机上均装有该功能模块，并得到了实际应用。在国内，国产采煤机控制系统计算机应用普遍水平较低，产品还徘徊在PLC控制，不具备记忆截割技术所要求的功能和性能，另外在采煤机位置和采高实时检测等方面相关的传感器开发、应用水平也很低，到目前还没有一台国产采煤机推出实用的记忆截割功能的产品。
2 记忆截割的数学模型
采煤机滚筒调高机构主要由油缸伸缩推动摇臂绕定轴线旋转，达到滚筒调高的目的。由于摇臂的长度L1、定轴高度H1、倾角传感器位置是固定的，如图1所示，因此有：
△Y=f （△L2）二f （△a）
式中△Y——滾筒截割高度变化量，向上取正，mm；
△L2——油缸行程变化量，mm；
△a——摇臂摆角变化量，（ °）。
所以，采煤机滚筒截割高度变化量△Y可表达为油缸行程变化量△L2或摇臂摆角变化量△a的函数，通过检测△L2或△a。都可以反应△Y的变化。△L2由安装在调高油缸里的位移传感器测量，△a可由安装在摇臂上的倾角传感器测量。调高机构示意如图2。
在倾斜状态下（图3）圾仰采或俯采情况下（图4），调高机构模型将发生变化；需要对其数学模型进行进一步分析，从而为数值计算建立基础。
3 控制系统。组成与作用
该系统主要包括位移传感器、倾角传感器、光电编码器、工控计算机、限位开关、电磁阀、调高油缸、显示器、电源等组成，可实现采煤机位置、截割高度、下切深度、牵引方向、牵引速度的检测、显示、采煤机记忆截割控制功能。
位移传感器：检测油缸伸缩长度，间接反映采煤机滚筒的截割高度和下切深度。
倾角传感器：检测采煤机在工作面走向和纵向倾角，当角；度发生变化时，及时修正滚筒位置。
光电编码器：检测采煤机的行走距离；位置、方 向、速度。
工控计算机：数据的采集、存储、运算、处理。
限位开关：修正采煤机在工作面位置。
电磁阀组、油缸：采煤机摇臂摆动执行机构。
显示器：显示采煤机运行参数、主要器件的工况。
电源：给磁致伸缩位移传感器、双轴倾角传感器、光电编码器、工控计算机、防爆感应式限位开关、电磁阀组、显示器供电。
4 工作模式
该系统具有3种工作模式，即手动模式、示范刀模式、记忆截割模式，3种工作模式可自由切换。
手动模式：既是采煤机常规的人为操作模式。
示范刀模式：采煤机截割过程的采煤机位置、姿态、滚筒位置、牵引方向、牵引速度、电流等信息通过相应的传感器进行数据采集，由工控计算机进行运算、存储。
记忆截割模式：工控计算机在示范刀模式下采集、运算、存储的数据完整的再现过程，既重复示范刀时采煤机的截割过程。因机身装有双轴倾角传感器，采煤机在工作面走向和纵向倾角发生变化时，自动修正滚筒位置。
5 结束语
采煤机记忆截割控制系统的应用，可为工矿装备的创新设计与优化提供全新的研究方法和手段；有助于提高矿山作业的安全性，降低了生产成本和工人的劳动强度；有助于推动我国矿山装备制造业的技术进步，提高国际竞争力，为复杂环境条件下采煤机的自动化控制，提供一种崭新的自动控制技术。采煤机记忆截割控制系统在国产的辽源煤矿机械制
造有限责任公司生产的MG110/250-BW型滚筒采煤机上首次获得了成功的应用。