以PLC为为基础的采煤机控制系统分析

摘 要：采煤机结构复杂、功能丰富，集机械、电气和液压为一体，所以体积庞大，必须做好控制。此外，人一般在环境适宜、土地平坦的地方采煤，而在气候、地形环境恶劣的地方往往利用采煤机，采煤机常年在恶劣环境下工作，难免出现故障，也会导致采煤工作停滞不前，经济损失也较大。再加上采煤机的结构、组成不断优化，其内部的构造变得更加复杂、精密，所以导致故障产生的原因也增多，不能及时查处问题就会阻碍采煤机工作的效率，因此，采煤机PLC控制系统必须发挥作用、解决问题。本文分析了PLC控制系统构成、工作原理以及它的功能，为采煤机PLC 控制系统提出了改进意见，以期完善采煤机控制系统，提升采煤机的安全性、可靠性。

关键词：采煤机;PLC控制系统;系统构成

一、采煤机产生故障的原因

（一）恶劣环境对采煤机控制系统的影响

煤炭生产中，采煤机极易受煤炭和矸石的载荷冲击，使得内部结构、设备零件超负荷运转，长此以往将断裂、损坏，采煤机也难以运转，严重阻碍采煤效率，给采煤人员及企业带来严重的损失。同时，在采煤时，矿井内的煤尘、粉尘往往较多，使得采煤机内外均受粉尘影响，也对采煤人员的身体健康造成危害。据此，必须采用以PLC和变频器结合的新工作模式代替传统的、以接触器为主的控制系统。

（二）电磁干扰对控制系统的影响

由于电磁现象，在采煤机工作时会产生不可避免的电磁干扰，采煤机内部系统发出传输信号时，在电磁区域内的信号会受到电磁现象的影响，进而信号减弱，甚至被中断。如今，电磁现象对信号的干扰受到了采煤业的重视。

电磁干扰分为传导干扰与辐射干扰，这两种干扰阻碍采煤机的正常运营。采煤机通过内部控制系统对整个设备进行控制，从而保证在矿井采煤的安全与效率。所以，可靠、正确的信号对于上述工作至关重要。如果不能采取有效措施实现抗干扰，那采煤机的危险度也将提升。所以，电磁干扰问题亟待解决。

二、采煤机PLC控制系统的构成与工作原理分析

（一）PLC控制系统的构成分析

采煤机PLC控制系统结构复杂，主要有四个部分：控制器、数显触摸屏、变频器和信号通信传输共享技术。这四个部门同时工作才能控制好采煤机其他部分，例如截割电机、牵引电机和油泵电机的工作，都是需要控制系统各部分协调运转才能实现的，经过控制系统的指引与控制，牵引电机、油泵电机才能运行得更加可靠，为采煤机带来精确的运营效果。

（二）PLC控制系统的工作原理分析

1、PCL控制系统的工作原理非常简单，简而言之就是通过控制系统四部门的工作，实现采煤机及时启动、及时停止，实现采煤机其他部分的正常运作，例如实现牵引电机左、右快速牵引;实现油泵电机顺利上升、下降;控制左、右截割电机的恒功率动作保护等。

2、采煤机PLC控制系统中的截割电机的组成较为简单，一般包括固定减速器和摇臂两部分。截割电机的工作原理为：电机端盘上的截齿先在煤层中割出适当宽度的截缝，使得落煤自由面刷齐煤壁清洁工作面。

3、牵引电机内部有一个特殊的手动调速机构，还伴有回零机构，能够对电机进行保护。

三、采煤机PLC控制系统的功能概述

采煤机PLC控制系统主要是将这种以PLC和变频器结合的新工作模式代替传统的、以接触器为主的控制系统，提升控制的精确性与效率。同时，这种新的控制系统能够适应恶劣的自然环境，不会受到外部环境的影响，能够推进采煤机持续、妥善运行。

采煤机PLC控制系统的功能，具体来说，它能够使得主令操作控制的软接线网络和操作台之间形成持续、稳定的信息传输。此外，还能够监测整个电控系统的运营情况，发现问题就立即发出报警信号，工作人员也能及时检修、及时处理。最后，该系统还能帮助采煤机精确停车，使得采煤机更加智能化、自动化，安全性能大大提升。

四、采煤机PLC控制系统的配置分析

（一）硬件配置

PLC控制系统的四个主要设备基本都是安装在采煤机电控箱中的， 电控箱内除了有上述四个设备，一般还配有多路电源组件，各硬件能够根据采煤机司机发出的指令进行操作，还能观测出采煤机各电机当前的电流和温度等实时参数，运用科学的算法对采煤机进行妥善的控制，保护采煤机内部各器械不受磨损。

（二）软件配置

在软件配置上，PLC控制系统包括主程序，子程序，中断程序三个程序。主程序起到把控全局的作用，其指令按顺序在CPU 每个扫描周期执行一次。子程序主要负责整个系统每个环节的运行，也可以说是在控制采煤机每时每刻的行程，能给采煤机的自动时速、手动时速度进行限定。中断程序是一个挽救系统，能够制止危险，是整个系统的最后保护伞。如果子程序设置的时速度有误，中断程序便能通过高速计数器测得在此段时间内的编码脉冲数，获得电机的实际转速。同时还能运用科学算法获取手动给定的加速度，如果加速度大于最大限定值，此时中断程序就会发挥作用，停止电机继续运转，立即制止电机的转速在极短时间变化过大、电流急速上升的危险情况发生，更能避免电机烧毁的危险。

五、结语

改革开放以来，我国积极发展工业，所需的能源越来越多，对自然资源的开采也逐年加剧。煤炭现在仍是我国的重要能源资源，全国范围内的煤炭开采工程也不计其数，但是煤炭开采危险程度高，矿难还时有发生，给煤炭行业的工人的人身安全带来严重威胁，有些矿井的工人还不慎死亡。所以，煤矿开采的安全化、高效化是煤炭行业发展的必经之路和必然趋势。而采煤机能够实现煤矿大规模开采，减少安全事故发生。本文从制约采煤机发展的原因入手，分析了以PLC为基础的采煤机控制系统建设方案，以期革除如今制约采煤机发展的弊端，推动采煤机不断更新、发展，最终使得煤炭开采的产量与效率得到提升，实现能源资源的科学开采、合理开采、安全开采。

参考文献：

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[2]王志强， 胡霞. 基于LabVIEW和PLC采煤机调高控制系统的设计[J]. 煤矿机械， 2015， 36（11）：251-253.

[3]何广东. 基于PLC控制的采煤机自动割煤技术研究与应用[J]. 煤炭科学技术， 2015（s2）：100-103.

作者简介：

陈晨，出生年月：1991.3，性别：男，民族：满族，籍贯：贵州遵义，前职务：技术员，當前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：电气控制.