电牵引采煤机智能控制
采煤机自动控制系统分析
37科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2019.03.037采煤机自动控制系统分析①仲丛华(长春理工大学广电信息学院 吉林长春 130012)摘 要：煤炭是我国的一项基本的能源，如果没有充足的煤炭供应，我国的许多产业都会处于瘫痪的状态。
其实，煤炭资源是需要经过开采和处理才可以投入到使用过程当中的。
这就是该文所要着重介绍的采煤。
采煤机的自动控制给人们带来了巨大的经济效益，带动了生产力的巨大飞跃，采煤的自动控制的主要理念，就是想要减少人力的资本，从而达到降低成本和提高效率的目的。
机械化的技术，和采煤工作工作量大且繁琐的特点不谋而合，可以给采煤工作的进行带来了很大的便利。
在文中，笔者将对采煤机的自动控制系统在采煤当中的应用进行深入的研究，希望能给相关人员带来一定的帮助。
关键词：采煤机 采煤技术装备 自动控制系统中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2019)01(c)-0037-02①课题来源：MG160/390-WD电牵引采煤机控制装置的改进研究（项目编号：XJJ201856）。
作者简介：仲丛华（1973，12—），女，汉族，吉林农安人，硕士，副教授，研究方向：机械设计制造及其自动化。
在我国，煤炭的地位是不可撼动的，在工业、农业、甚至是军事方面都有着广泛的应用。
在煤炭应用之前，我们必须要把自然的煤炭矿产资源转化成我们可以直接利用的煤炭，这就是采煤。
这个工作的劳动量和复杂程度都是非常大的，如果仅凭借一些简单的器械来进行煤炭资源的开采，那么我们将会耗费大量的时间精力，并且还可能产生一些差错，影响煤炭资源的正常应用。
因此，我们应当做好自动控制系统在采煤机上的应用，从而缓解我国煤炭资源的应用压力。
1 我国的采煤机自动控制系统的发展现状1.1 自动控制系统不够发达煤炭是一项重要的资源，它在世界上都有着广泛的应用。
电牵引采煤机牵引机构存在问题及改进办法
1、前言
随着煤炭需求的高速递增，综采设备逐步向机械化、自动化、智能化的方向迈进。采煤机由机械牵引、液压牵引发展到电牵引。随着采煤机牵引速度的提高，技术先进、工作可靠、维护管理简单的电牵引采煤机成为主流。若使综采工作面向无人全自动化方向迈进，受力最大、最易损的外牵引的可靠性设计，是提高采煤机开机率的关键。
（3）电牵引采煤机的优点。一是电牵引部的调速、换向、过载保护和不同监控保护均由电气系统控制，机械部分比以前大大简化，大幅缩小了采煤机的体积；二是调速方便，调速范围很广，调速特性很好；三是传动效率高，比液压牵引提高近1/3，实现了高牵引速度；四是电牵引采煤机的故障较少，维修费用很低，发生故障时有准确清晰的显示，检查、维护、维修方便。
（6）一定要根据作业规程规定和设备技术性能要求操作、推进刮板输送机。
4、设计研究
在外牵引传动系统的设计中，根据煤矿的地质条件确定装机总功率，然后根据截割部和牵引部所需的比例进行功率分配。牵引部的功率确定后，根据电机转速和所需的牵引力和牵引速度确定牵引部的传动比，国产机组由于材料和热处理工艺的限制单级的传动比比国外的小。
2.2牵引方式
采煤机按牵引方式的不同可分为：钢丝绳牵引采煤机、链牵引采煤机和无链牵引采煤机。链牵引因其链条弹性变形，传动速度不均，可能会发生机器振动和断链事故，因此，也被无链牵引机构所取代。采用无链牵引，彻底消除了由于断链、跳链等导致的伤亡事故，工作面环境相对安全。
（1）无链牵引的优势。一是采煤机运行平稳，载荷均匀。二是能采用双牵引传动，提高牵引力，可以在倾角较大的条件下工作。三是能消除牵引链的事故，提高安全可靠性。四是能提高工作效率，把牵引力有效用于割煤作业上。五是可以实现工作面多机一并联合作业，提高工作面的单产效率。
煤矿采煤机智能化关键技术
余量以及调节能力能够直接影响牵引速度，同时也决定着 辑传感器的作用下进行自动调高。如果煤层地质情况变化
采煤机的行程状态，而且液压支架的移动速度也会在一定 大 ，截割滚筒无法按照操作程序完成自动调高，此时技术
程度上影响牵引速度的改变〇为了实现牵引速度的快速调节， 人员可远程操控采煤机，手动修正采煤机的运行轨迹，同
煤机必须做到对煤岩界面的精准感知。
过 程 中 ，采 煤 机 就 可 根 据 指 令 智 能 运 行 。值 得 注 意 的 是 ，
2 . 3 采煤机牵引控制
在首次进行人工操作时，一定要区分关键点和常规记忆点，
现如今通常是利用现场总线技术将采煤机变频牵引控 常规点要保证两点之间间隔1 m, 在完成一次采样操作后，
采煤机的智能截割关键技术就是实现采煤机的记忆截 割路径规划，促进截割滚筒高度能够自动适应煤层变化， 进行自动调高。这也就要求采煤机必须做到对煤岩界面与 煤层厚度的精准识别，能够按照记忆截割路径进行施工。 采煤机的记忆截割路径规划主要分为两个阶段。
第 一 ，记 忆 截 割 路 径 并 及 时 处 理 数 据 。这需要采煤机 全面收集截割路径参数并记忆这些参数然后作出相应处理。
现如今通常采用单独的形成姿态逻辑传感器来完成，通过 时记忆修正结果，确保在以后的综采过程中遇到同样情况时，
截割路径调节接口与牵引变频进行控制。
采煤机就可利用记忆截割技术实现截割滚筒的自动调高。
数学建模也可以在一定程度上控制与调节采煤机的行
采煤机在进行第一次截割时需要人工辅助操作，设置
程姿，但是需要以精准的煤岩参数作依据，这也就要求采 采煤机的行走路径和截割位置参数，那么在接下来的施工
状态转换以及变频器参数状态查询等。同时系统可以通过 机实现智能化控制，促进采煤机在运行过程中能够记忆截
专家PID控制器在电牵引采煤机中的应用
应适 当增 大 。
２ ）系统超调和稳定时间满足 ， 但出现负超调且 较大 ， 或是当系统超调 、 负超调和响应 时间满 足 ， 仍
图 ２ 专家 自整定 Ｐ Ｄ控制 系统 Ｉ
稳 定太慢 时 ， 应减 小 同时适 当增 大 Ｋ。 均 ４ 系统仿 真 经过 实 测 和 系统 辨识 ， 文叙 述 的 对象 的系 统 本
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２６ ０ 年第５ ０ 期
煤
矿
机
电
・ ９ ２・
专 家 ＰＤ控 制 器 在 电牵 引 采煤 机 中 的应 用 Ｉ
项止 武 ， 张福建 ， 王夺
（ 煤炭科学研究总 院 上海分院 ， 上海 ２０ ３ ） ０ ００
摘 要 ： 针对变频电牵引采煤机牵引电机负荷平衡中存在的问题 ， 提出应用专家 自 整定 ＰＤ控制 Ｉ 器 。经 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ软件仿真和实际的硬件实验表 明， 专家 自整定 ＰＤ方法可使 电机 电流（ Ｉ 负荷） 平衡
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｘ ｅ ｔＰＩ ｎ ｒ ｌ ｒｉ Ｅ ｅ ｔｉａ ｕａ ｅ Ｓｈ ａ ｅ ｐｉ ｔ ｆＥ ｐ ｒ Ｃｏ ｔ ｌ ｌｃ ｒ ｌ ｃ ｏ Ｄ ｏｅ ｎ ｃ Ｈａ ｌｇ ｅ ｒ ｒ
Ｘ Ａ Ｇ Ｚ ｉ Ｕ Ｚ Ａ Ｇ Ｆ －ａ ，Ｗ ＮＧＤ ｏ ＩＮ ｈ— ， Ｈ Ｎ ｕ ｎ Ａ ｕ Ｗ ｉ ｆ
在 ５ 的范 围 内， ％ 其响应 速度 优 于原有 系统 。
关键词 ： ＰＤ 智能控制； Ｉ； 采煤机 ； 负荷平衡 中 图分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２ ３＋． ２ 文献标识 码 ： Ｂ
文章编 号 ：０ １— ８ ４ ２ ０ ） ５－ ０ ９— ３ １０ ０ ７ （ ０ ６ ０ ０ ２ ０
智能控制技术在煤矿机电设备中的应用
智能控制技术在煤矿机电设备中的应用摘要：生产生活领域的煤炭资源需求激增，为合理调节供需矛盾，煤矿企业逐步扩大了生产规模，力求扩大产能，增加效益。
信息时代到来后各煤矿企业逐步应用了更多新技术，机器技术、电气技术、智能技术等的结合下，煤矿机械化水平持续提高。
但因为煤矿井下作业的复杂性，机电设备中合理采用智能控制技术十分重要，有助于密切监测设备的运行状态。
基于此，本文着重分析了煤矿机电设备中智能控制技术的具体应用，以期指导实际工作。
关键词：煤矿机电设备；智能控制技术；应用长久以来我国的煤炭资源消耗量较大，虽在当下的条件下陆续开发了多种新能源，替代了煤炭资源，但煤炭的能源结构中的主体地位并未完全动摇。
现阶段煤矿企业逐步配备了不同类型、功能的机电设备，在这些设备的高效配合下，能保障生产作业的安全性、高效性，克服井下作业难题。
信息时代下智能控制技术发展迅猛，许多煤矿应用智能控制技术构建了远程控制模式，促进了机电设备的可靠运行，未来这些企业需持续研究智能控制技术，保持该技术在机电设备中的应用效果。
1.智能控制技术在煤矿机电设备中应用的重要性1.1优化机电设备整体运行效率煤矿井下作业环境复杂，这一环境条件给各种设备的运行带来了极为不利的影响，甚至在机电设备的运行中常常面临来自井下环境的不确定风险，增大了设备的运行风险。
在智能控制技术支持下建立的智能化、一体化控制系统，能远程、智能监控设备，克服原先人工控制的诸多限制，使监控突破时间、地点等的限制，提高设备的运行可靠性[1]。
另外，通过在各个井下设备中增加智能模块，可使设备在运行过程中能自适应作业环境，在监测到异常情况时自动调整其状态或者参数，保持设备的高效率运行。
1.2促进煤炭开采率的有效提升煤矿企业的开采作业面临诸多难题，在现阶段的条件下如单纯采用人工作业方式，开采效率偏低且经常面临诸多安全风险，极易发生作业事故，使企业蒙受较大的经济、社会损失。
当前在煤矿企业内配备各种机电设备，可利用机电设备的自带功能取代人工作业，形成机械化作业方式，用机械设备克服现场的诸多难题，全面提高开采效率。
煤矿采煤机智能化控制技术研究
煤矿采煤机智能化控制技术研究随着科技的不断发展，智能化控制技术在各个领域得到了广泛应用。
煤矿行业作为我国经济的重要支柱之一，也在不断探索智能化控制技术在采煤机上的应用。
本文将探讨煤矿采煤机智能化控制技术的研究现状和前景。
一、智能化控制技术在煤矿采煤机中的应用煤矿采煤机是煤矿生产中的重要设备，传统的采煤机操作方式主要依赖人工控制，存在工作效率低、人员安全隐患大等问题。
而智能化控制技术的引入，可以实现采煤机的自动化操作，提高工作效率，减少人员伤亡事故的发生。
目前，智能化控制技术在煤矿采煤机中主要体现在以下几个方面：1. 自动化控制系统：通过传感器、PLC等技术，实现采煤机的自动化操作，包括自动开机、自动停机、自动调节工作状态等。
这样可以减少人工干预，提高生产效率。
2. 人机交互界面：采煤机的智能化控制系统还包括人机交互界面的设计，使得操作人员可以直观地了解采煤机的工作状态，及时调整参数，提高操作的准确性和效率。
3. 数据采集与分析：智能化采煤机可以通过传感器等设备采集到大量的数据，包括采煤机的工作状态、煤层的物理参数等。
通过对这些数据的分析，可以实现智能化的采煤机控制，提高采煤效率和资源利用率。
二、煤矿采煤机智能化控制技术的研究现状目前，我国在煤矿采煤机智能化控制技术的研究方面取得了一定的进展。
一方面，研究人员通过对采煤机的结构和工作原理的深入研究，提出了一系列的智能化控制方案。
另一方面，一些企业也开始将智能化控制技术应用到采煤机的生产中，通过实践不断改进和完善。
智能化控制技术在煤矿采煤机中的应用还存在一些挑战。
首先，煤矿环境复杂，采煤机在工作中会受到各种因素的干扰，如煤层变化、瓦斯等。
因此，智能化控制技术需要能够适应不同的工况，并具备一定的自适应性。
其次，煤矿采煤机的安全性要求非常高，智能化控制技术需要能够及时发现和处理故障，保证人员的安全。
三、煤矿采煤机智能化控制技术的前景展望煤矿采煤机智能化控制技术的应用前景非常广阔。
机电一体化技术在煤矿生产中的应用
机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术是一项先进的综合性技术，在生产制造业中被广泛应用，同时该技术也应用于煤矿生产中。
随着电子技术的发展，传统的煤矿生产已经不能够满足煤矿企业的发展要求，其存在众多安全隐患，煤矿安全事故频发，给矿工带来严重的安全威胁。
机电一体化技术可以应用到煤矿生产中，提高工作效率和煤矿企业经济效益，降低工人劳动强度，保证工人安全。
鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对机电一体化技术在煤矿生产中的应用提出了一些建议，仅供参考。
标签：机电一体化技术;煤矿生产;应用引言当前，我国煤炭资源需求较大，人们既要提高煤炭生产的开采效率，又要保证煤炭生产的开采安全。
煤矿生产中的开采主要利用机械设备，设备结构复杂，需要专业人员进行操作，经常会出现各种问题，对工人造成严重的安全威胁。
机电一体化技术可以有效破除这些难题，提高煤矿生产中开采效率，保证煤矿生产中开采安全。
1、机电一体化技术1.1 自动控制技术对于煤矿行业来说，煤矿井下作业的环境较为恶劣，存在很多不安全的因素，为了确保煤矿作业安全顺利地进行，自动控制技术则成了煤矿生产过程中必不可少的技术。
在实际运用的过程中，则需要依据实际情况设计应用的自动控制技术。
1.2 信息处理技术信息处理技术则是利用计算机程序编制、Algorithm处理数据，做出科学的决策，进而下达各种指令，并通过硬件系统实现机械设备与电子元件的有效联系，提升煤矿机械设备的信息化、自动化、智能化。
1.3 检测传感技术机电一体化则能够通过各种传感器与各类软件的有机结合，发挥检测与传感的功能。
在机电一体化支护设备中，利用先进的传感系统，能够依据传感器反馈的信息对煤矿支护设备的系统进行有效的控制。
但是，在煤矿机电一体化支护设备中，若是传感器失效，则会导致控制系统不能够准确地检测控制对象的相关参数，也不能有效地反馈信息，自然不能实现自动化控制与自动操作。
由此可見，检测传感技术应用水平的高低，直接影响着机电一体化技术的发展水平。
矿井综采工作面三机智能化控制研究
矿井综采工作面三机智能化控制研究摘要：随着工业化、信息化技术不断发展，煤矿井下先进的通信技术、控制技术等不断应用，在一定程度提升了矿井综合智能化控制水平。
矿井生产过程中，综采工作面是主要的煤炭开采、运输场所，实现采面内采煤机、刮板输送机以及液压支架合理衔接、配套，是实现煤炭资源高效回采的重要保障。
为此，众多的学者及工程技术人员对综采工作面三机配套问题展开研究，基于智能感知技术构建三机智能控制系统，并对控制系统执行层、感知层、巷道集控和地面监控等进行详细阐述，该智能控制系统综合惯性导航、雷达、里程计以及先进传感器等实现智能协同控制，现场实践也取得较好效果;基于编程思维构建“三机”设备选型与智能控制系统，便于选出适合采面现场情况的成套设备，为采面三机配套选型提供一定指导。
本文主要分析矿井综采工作面三机智能化控制。
关键词：煤炭开采；综采设备；智能化控制；惯性导航引言构建智能化矿井是实现煤炭高效开采、减少井下工作人员数量的主要途径之一，而综采工作面是矿井主要生产场所，实现综采工作面三机智能化控制是智能化矿井建设的主要内容。
由于传统的综采工作面各设备受控制方式、通信方式等因素制约，无法实现集中智能化控制，为此文中构建的三机智能化控制系统采用无线基站、光纤通信等方式实现信息交互，通过采用先进的惯性导航系统、传感器检测技术等实现三机设备智能化控制。
1、自动化综采联控系统为了满足煤矿井下智能化联动运行控制的需求，就要实现对井下综采环境、综采设备、支护设备、运输设备运行状态的在线监测和分析，根据分析结果实现对各设备运行情况的智能调控，因此结合井下各设备的运行特性和连续化综采作业需求。
该自动化综采联控系统的分布主要包括地面、井下巷道和采场三个部分。
地面部分是指移动终端设备群，主要包括了数据服务器、调度控制中心和集团控制网络，主要是用于显示井下综采设备的联动运行状态，同时在紧急情况下可以实施远程越级控制，提高井下综采作业的安全性。
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个， 分别为ｊ 左牵 、 右牵 、 牵停 、 总停 、 左升 、 降、 左 右
升、 右降、 机器制动。所有数字量输出均以继电器和
外围电路隔离。模拟量输入 ８ ， 个 分别是 ： 牵引电机 内测速发电机的测度信号 、 电机励磁电流、 左 右电机 励磁电流、 左牵引电机电流、 右牵引电机 电流 、 左截
～
基 本项 有 １ ２个 数 字 量输 入 ，０个 来 自按 钮 发 ｌ
出的控制指令 ， 分别 为 ： 停止 、 左牵 、 右牵 、 升、 左 左 降、 右升、 右降、 加速 、 减速 ， 两个来 自换 向真空接触
器 常开 接点 ， 来 监 测 牵 引方 向 。数字 量 输 出有 ９ 用
Ｅ ６ ６块线 路 板 进 行 运 算 、 大 、 出 。Ｅ 放 输 接 收加
第 ２期
准确 ， 而且可判别方 向， 这在大坡度工作面是很重要
【 竖 卜 开开 中 些 、 关 关 间 垫 徊
藕 输输
的。因为在启动牵 引时液压闸打开采煤机 ， 可能朝
＞ 令 号 量匕 ４ 机 指 信 ＞量 ＝ 继＿ 电 闸ｌ ≥ ．
入 出 器＿ ｒ －
电牵 引采煤机智 能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 制
刘运 红
（ 台矿业集 团有限责任公 司机械厂 河北 邢 台 ０ ４ ０ ） 邢 ５０ ０
［ 摘要］ 将 电子线路 实现逻辑运算放大输出的采煤机控制 系统 ， 转换为智能控制方式。使控制 系
统参数调整灵活、 性能稳 定、 保护完善 易扩展， 而使采煤机能适应不 同地质条件 的采面。 从 ［ 关键词］ 采煤机 智能控制
卜 、 ｌ
电
下坡方向滑动 ， 时 Ｐ 这 Ｉ Ｃ必须判断其方向是 否与所 选牵引方向一致 ， 而采取不 同的逻辑控制方式 ， 进 如
没有此信号 ， Ｉ Ｐ Ｃ将无法判断采煤机 的实际运行方
＞ 流 号＞ 模 模 —－ 电 信 出 ＿ 入 ＿
励
向， 容易引起事故 和损坏 电器件 。牵引电机设制 动
减速指令与测速信号 ， 经运算后产生励磁控制信号 到滑差控制器 ， 由滑差控制器放大产生 Ｏ ０Ｖ励 ～９ 磁电压来控制牵引 电机的励磁 电流， 进而控制采煤 机的转速， ｚＥ 为线控和遥控指令接收板 ， 、 Ｅ 、。 用来接收由按钮及 Ｅ 、 。 。Ｅ 板传来 的操作指令 ， 并将 开关量输给 Ｅ 板 ， ｏ Ｅ 为继电器放大输出板 ， 它可对 采煤机实现摇臂升降、 左右牵引等控制。
割电机电流 、 右截割 电机 电流和主 回路对地绝缘 电 阻 。模拟量输入信号全都采用 电隔离电流或电压变
送器将 电流或 电压 信 号变 换 成标 准 信号 后 输 人 Ｐ ｃ的。模拟量输 出有两路 ， Ｉ 分别是左牵电机和右 牵电机励磁电流的控制触发信号， 它输 到滑差控 制 器用以控制可 控硅 的导通角来 决定励磁 电流 的大 小 改造后的采煤机电控原理框图如图 １ 所示 。
改造 ， 能使 之更 具 实用性 。 才 ２ 智能控 制 系统 这 次改 造选 用 了西 门 子 Ｓ —２０型 可编程 序控 ７ ０ 制器 ， 本机 Ｉ０ 有 ２ ／ ４输入 １ 输 出 ， 多可扩 展 ７ ６ 最 个 模 块 。现在 扩 展 了两 个 模 块 ， 根据 用 户 采 面 情 况 和 要求 ， 可把 电控 的 控 制 功 能 分 为 两 类 ： 类 是 基 本 一
０ 前 言
随着时代的发展 ， 煤炭资源 日趋紧张 ， 对煤炭资
源 的开采也 就提 出 了新 要 求 。为 了最 大 限度地挖 掘
控制与保护 ， 并且保护及控制参数可以灵活调整 ， 从 而实现可靠完善的保护功能和适时的控制功能。选 择适 当的智能控制装置可在很宽范围内留有输入输 出 口以备现场使用 。所 以只有对采煤机进行智能化
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第２ 期
２０ ０ ６年 ６月
水 力采煤与管道运输
ＨＹ ＡＵＩ Ｃ Ｃ ＡＬ ＭＩ Ｎ ＆ Ｐ Ｐ Ｌ Ｎ ＲＡＮＳ ＯＲ Ａ～Ｉ ＤＲ Ｏ ＮＩ Ｇ Ｉ ＩＥ ＩＥＴ Ｐ Ｔ ｉＯＮ
ＮＯ ２ ．
Ｊ ｒ２ ０ ｕＬ ０ ６
子线路 ， 由一个插有六块 电路板 的控制单元作为控 制核心 ， 对采煤机实现以 下控制功能 ： 起车 自保 、 停
车、 左右摇 臂 的升 降 、 引 方 向 和牵 引 速 度 的控 制 ， 牵
并显示牵引励磁电流。该控制单元包含 ｌ 个按钮 １ 与线控器提供的操作指令 和牵引电机的测速发 电机 提供的速度反馈信 号。这些信号 由控制单元 内 Ｅ
项； 另一类 为可 选项 。
资源 ， 就应设法把那些地质条件不好的资源也开采
出来 。 因此 ， 采煤 机 就 必需 适应 不 同地 质 情 况 的采 面。基于如此 原 因 ， 台 矿 业 集 团 公 司 机械 厂 对 电 邢 磁调 速 电牵 引采煤 机进 行 了智 能 化 改造 。 １ 原 采煤机 控 制系统 １１ 系统构 成 ． 原 电磁调 速 电牵引 采煤 机 电控 系统 采用 的是 电
从以上对 原控制系统简介可知 ， 若要改变控制 参数和增加输入输 出口都很困难 ， 都要对全部线路
板进行改动， 且原系统并没设监测及保护电路 ， 电没 有留备用输入输 出口。
１３ 改进方 案 ．
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２０ ０ ６年 ６月
水 力采煤 与管道运输
［ｏ ｏ图分类号］ Ｐ ７＋ ５ ［ Ｔ ２３ 文献标识码］ ［ Ａ 文章编号］０ ６ ０９ （０６ ０ －０ ４ －０ １０ － ８ ８２ ０ ）２ ０ ９ ２
为 了适应条件差 的工作 面， 首先就要具备 比较 完善 的监测及保护功能， 还要可 以适 时调整控制参
数 。 只有 采用 智 能 控 制 方 式 ， 能 实 现综 合 的智 能 才