采煤機是綜采工作面的主要設備,，它的正常運轉決定著綜采工作面的生產效率,。采煤機的性能是否可靠，一方面取決于機械部分的設計與制造,，以及是否合理地使用,，另一方面取決于電氣控制系統(tǒng)是否完善有效。如果將采煤機比作人,，機械部分就是人的四肢和軀干,，電氣部分就是人的大腦，所以,，電氣控制系統(tǒng)在采煤機中至關重要,。目前國產采煤機的電氣控制系統(tǒng)的控制器基本上都是各種品牌的PLC，雖然由PLC控制的采煤機具有監(jiān)測和故障診斷功能,，基本能滿足使用的要求,。但由于采煤機工作環(huán)境惡劣，零部件多,，結構復雜,，致使采煤機司機不能及時掌控采煤機的各項運行參數(shù)，可能使采煤機帶病工作,，進而出現(xiàn)故障,，為了提高采煤機的開機率,，必須增加采煤機遠程監(jiān)測和故障診斷功能。還有,，由于綜采工作面礦工勞動強度太大,，急需降低，必須建立自動化綜采工作面,，那么采煤機就必須具有記憶截割的功能,。另外，由于采煤機電控箱空間的限制,，如果采用現(xiàn)場總線,，將在提高電氣控制系統(tǒng)可靠性地同時更有利于安裝和維修。要使采煤機具有遠程監(jiān)測和故障診斷與記憶截割的功能,，并且使用現(xiàn)場總線,，如果電氣控制系統(tǒng)不作出革新，就很難滿足需求,。為了適應發(fā)展,，西安煤礦機械公司開發(fā)了以貝加萊工業(yè)自動化的PCC（Programmable Computer Controller）為控制器的新型電氣控制系統(tǒng)。

 

　　2 采煤機電氣控制系統(tǒng)設計　

    采煤機是多電動機聯(lián)動,、技術要求較高的機械設備,。它工作在潮濕、多塵,、震動,、高瓦斯的礦井，并且工況環(huán)境復雜多變,，以及自身重量很大,，慣性大，還要求能夠方便地操作,、低故障率等,，這就給采煤機電氣控制系統(tǒng)的設計提出了很高的要求。采煤機的電氣控制系統(tǒng)框圖如圖1所示,。

（1）控制計算機（采用貝加萊的PCC）

控制計算機（由2003系列PCC的CPU模塊和通訊塊組成）是采煤機電氣控制系統(tǒng)的核心,，采煤機正常工作時，變頻器的牽引方向,、加減速控制,、左右搖臂升降、制動抱閘的開斷,、左右截割電動機的溫度監(jiān)測,、牽引變壓器溫度監(jiān)測、牽引和截割電動機的電流采樣，以及采煤機恒功率保護,、過零保護,、瓦斯斷電保護、截割電動機過載保護等均通過控制計算機來實現(xiàn),。

控制計算機接收開關量輸入模塊和模擬量輸入模塊的數(shù)據,，并通過開關量輸出模塊將指令傳給電磁閥組，通過通訊接口將采煤機的參數(shù)傳給顯示計算機,，通過通訊接口將指令傳給主變頻器,。

（2）開關量輸入輸出模塊

開關量輸入模塊主要接收端頭站、遙控器和控制面板按鈕發(fā)出的指令信號,。開關量輸出模塊主要將控制器的指令傳送給電磁閥組,，以控制采煤機搖臂的升降、截割電動機的啟停,、制動抱閘的開斷,。

（3）模擬量輸入模塊

模擬量輸入模塊主要接收截割和破碎電動機的電流，牽引變壓器,、截割和破碎電動機的溫度，搖臂的角度,，瓦斯的濃度等模擬信號,，然后送到控制計算機。

（4）顯示計算機（采用貝加萊PP系列人機界面）

顯示計算機提供豐富且人性化的人機界面,，將以下數(shù)據信息形象地顯示給用戶,。

采煤機控制計算機的輸入、輸出狀態(tài)

截割電動機,、牽引電動機的電流,、溫度

牽引變壓器的溫度

采煤機的牽引狀態(tài)、牽引速度

采煤機的工作狀態(tài)及故障信息

變頻器的數(shù)據,、工作狀態(tài)及故障信息等

 

 

　　　　

 

　　3 硬件系統(tǒng)設計

　　貝加萊的可編程計算機控制器（PCC）綜合了傳統(tǒng)PLC和工業(yè)PC兩者的優(yōu)勢, 如前者的高可靠性,、靈活的擴展性和環(huán)境適應能力，后者的多任務處理方式,、高速運算能力,、采用高級語言編程和開放的通訊等。PCC是目前工業(yè)領域最先進的控制技術之一,，具有分時多任務處理機制,、高速的運算能力、大容量內存和存儲單元以及強大的通訊組網能力,。

PCC之所以能成為當今增長速度最快的工業(yè)運動控制設備,，是由于它具備了許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)控制領域普遍關心的可靠、安全,、靈活,、方便、經濟等問題,。PCC的主要特點如下：

（1）可靠性高,、抗干擾能力強；

高可靠性是PCC最突出的特點之一,，PCC的平均無故障時間（MTBF）可達幾十萬小時,。由于工業(yè)生產過程經常晝夜連續(xù)，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣,，各種電磁干擾特別嚴重,。針對這些情況，PCC采取了一系列措施,，其主要方法是對所有輸入/輸出（I/O）接口電路均采取光電隔離,，有效地抑制了外部干擾源對PCC的影響。

（2）設計,、安裝容易,，調試周期短，維護簡單,；

（3）模塊品種豐富,、通用性好、功能強大,；

（4）體積小,、能耗低；

（5）強大的Automation Studio軟件開發(fā)平臺

 

 

　　　　

 

　　西安煤礦機械有限公司開發(fā)的MG650/1630-WD采煤機電氣控制系統(tǒng),，根據實際的控制要求,，選用了貝加萊的下列自動化產品來構成系統(tǒng)：　　

（1） 控制計算機（即2003系列PCC）

如圖 2所示，控制計算機由7CP570.60-1和3IF722.9 組成,。7CP570.60-1是2003系列的PCC,，它的CPU是Celeron 300，64 MB DRAM,，通訊接口有：USB,、RS232、Ethernet,。3IF722.9是通訊板卡,，包含的通訊接口有：CAN、RS485,、RS232,?？刂朴嬎銠C通過RS485接口控制主變頻器，通過Ethernet接口和采煤機上的顯示計算機通訊,，通過CAN接口和距離采煤機