浅谈采煤机电控部分的应用和原理

秦新华

摘 要：本采煤机采用机载交流变频调速技术，通过改变牵引电动机的供电频率与电压，实现牵引无级调速，并可根据截割电动机载荷，自动调节牵引速度，从而实现截割电动机恒功率作业。具有电动机过热、过电流保护。同时，采煤机还采用了非常先进的控制技术和多种保护措施，工作安全可靠。

关键词：采煤机；电动机；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.072

1 电控部分的特点

（1）体积小功能强大。为适应薄煤层电牵引采煤机结构上的需要，采用1140V变频器，从而节省了大量的空间。主控器的核心器件为PLC，显示器采用POD显示器使得采煤机的控制功能高度集成，可达到与工控机类型主控器的所有功能，而体积则大幅减小，结构更加简化。

（2）较高的可靠性保证。遥控器与红外操作站可独立操作采煤机，使得采煤机运行的可靠性大大提高。

（3）参数设置的灵活性。通过红外键盘及POD屏幕两种设置方式的操作，可方便地对采煤机运行及保护的参数进行设置，在线修改、永久记忆。

（4）全方位生动的界面显示及多角度的故障判断信息。电控系统可对采煤机运行中十几个参数以及有关保护和运行参数的设置界面进行显示。屏幕上还可观察到各有关软件继电器及硬件继电器的运行状态及主控器内各部件间通信的状态，并备有故障显示功能。

（5）提高了采煤机操作的自动化程度。采煤机在运行过程中，可以随机键盘操作也可以离机遥控操作，从而增加了采煤操作的灵活性，另外，采煤机的自动调高记忆功能更是缓解了司机人员操作的紧张程度。

2 系统组成及功能

2.1 主回路

主回路由隔离开关QS、截割电机M1、M2、M3、M4和油泵电机M5、变频控制器BP、牵引电机M6、M7等组成，工作电压为1140V，上述设备是完成采煤机的供电、截割、调高及牵引调速等工作的执行环节。

2.2 控制回路

控制回路由控制变压器B、旋转开关SA1、SA2、SA3、SA4、遥控发射机YF、瓦斯断电仪C、红外操作站HC、红外接收板HJ、显示屏XP、工作闸电磁阀线圈DQ1、左调高电磁阀线圈DQ2、DQ3、右调高电磁阀线圈DQ4、DQ5、左摇臂倾角传感器A1、右摇臂倾角传感器A2、机身位置传感器X及主控器ZK等组成。

3 工作原理

电控系统的工作原理按功能块分述如下：

3.1 采煤机电源的通、断

通过控制顺槽中磁力启动器先导回路的通断来实现。起动时的路径：先导回路210→SA1（11-12）→SA1（2-1）（CP202）→急停继电器J2的常闭接点→CP203→先导回路；运行时（SA1右旋后松开回到中间位置），虽然SA1（2-1）断开，但先导回路靠与SA1（2-1）并联支路电源自保继电器J1常开接点（这时已经闭合）保持接通。

3.2 运输机的闭锁与解锁控制

运输机的闭锁控制通过SA2（1-2）和急停继电器接点串联支路的通断来实现。

3.3 左截割电机起动控制

右旋SA3旋钮，通过SA3（1-2）使KM1接触器线圈能够得到36V电源的供电，KM1吸合，其辅助触点KM1-1闭合，并通过SA3（11-12）自保，使左摇臂的截割电机M1、M2起动运转。左旋SA3旋钮，KM1（11-12）断开，KM1释放，电机M1、M2停止运转。

SA3右旋起动时，除了使KM1吸合，还有两个辅助功能：1）SA3（7-8）闭合，封锁了电流互感器的起动电流，2）SA3（9-10）断开，使起动信号回路断开，给PLC提供一个起动信号，使电流封锁动作能够延迟到几秒钟以后。

右旋SA4旋钮，可操作KM2起动右截割电机，其动作过程与操作SA3的动作过程类似。

3.4 主控器的工作原理

主控器主要有以下几部分组成：1. 控制电源板、2. 本安电源板、3. 继电器板、4. 隔离板、5. 遥控接收板、6. 瓦斯断电接收板、7. 机身倾角传感器、8. PLC、9. 模拟量模块。

控制电源板提供DC 24VA、DC 24VB、DC 12V、DC 6V各等级电源，并提供一个电源电压采样的信号。其中，一路DC 24V电源给PLC、2个模拟量模块、红外线接收板HJ、继电器板、隔离板。另一路DC 24VB电源给显示屏XP， DC 12V电源给遥控接收板，DC 6V电源给继电器板。除此之外，瓦斯断电接收板由主控器外部的控制变压器的AC 25V电源直接供电。本安电源提供的+12V电源通过隔离板向传感器供电。

采煤机起动后，主控器就开始了工作，PLC适时检测输入信号，根据控制信息和状态信息，PLC通过不断的运算决定有关的软硬件输出状态，并把这些状态提供给POD、继电器板。从而实现诸如显示、急停、牵引、和调高等项目的控制功能。

采煤机的调高自动记忆功能的核心部件是PLC。正常工作时，PLC可通过位置传感器、3个倾角传感器将采煤机的位置与左右摇臂调高的情况记录下来，对于工作面的某一个位置（在工作面长度方向上的某一个X坐标点）就确定了采煤机的位置与调高的一一对应关系，当采煤机再次经过这点时（不管向哪个方向牵引），PLC将以记忆中的数据控制采煤机的采高。如果在此期间有人工进行干与，则采高的调节将以人工的干与为主进行调节，同时将现有的结果进行记忆。

4 结论

电控系统内部采用模块化结构。主控器及显示接收组件集中了电控箱内大部分的零部件，使电控箱内部的接线简单明了，增强了电气维护的可操作性。本次电控部分還设置了红外操作站，按照其操作方式不同，将其分为分红外键盘和红外接收板两部分，红外键盘是将各操作命令变成编码数据信号，通过红外发射管将信息发送出去，它放在电控箱的左腔前盖板上。红外接收板则通过盖板上的窗口接收红外键盘的操作信息，并将编码的数据信号解码为操作命令信号，通过串口将命令数据传送给主控器内的PLC来实现各种控制。

参考文献：

[1]胡云龙，赵四海，刘博等，基于PLC的滚筒式采煤机电控系统的研究[J]，机电产品开发与创新，2015，28（03）：105-108.

[2]夏宏波.基于DSP的电牵引采煤机电控系统设计[D].西安科技大学，2015.endprint