煤矿机电控制技术发展现状与展望

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通过长期的实践总结得出，只是由机构所构成的机械逐渐被淘汰，取而代之的是机电一体化系统，这种新型的机械设备逐渐得以广泛应用，使得机械技术能够与微电子技术、信息技术、人工智能技术以及自动化技术等更好融合，从而确保了机械设备无论是在功能方面，还是在性能方面均得以显著的提升，也为企业赢得了更多的经济效益。

1机电控制系统的现状及发展趋势

可编程控制装置在机械控制系统之中所发挥的作用极为重要，该装置是利用微型机芯片，依照具体的生产流程以及要求，不断得以改进与完善的一种控制装置。可编程控制装置拥有非常优良的抗干扰性能，在工业生产过程中适用性更强，遇到故障可以实现掉电保护以及故障智能诊断等功能。该控制系统利用功能化模块结构所构建，能够依照不同要求对控制系统加以重新组合或扩充。可编程控制装置拥有独立编程器元件，整个编程过程较为简单，而且便于学习与掌握，所需成本也较低。现阶段，我国已经研发出了拥有智能模块的PLC控住装置，其能够实现将顺序控制与过程控制相互融合，确保对整个生产流程进行全面控制。功能进一步优化的PLC装置作为未来通用的控制装置，已经广泛的被应用到了工业自动化控制系统之中。从目前PLC现状以及发展方向来看，未来PLC的发展趋势主要体现在一些几个方面：不断朝着高速化以及大容量化发展；PLC产品更为多元化，尤其是朝着超大型化以及超小型化的方向不断发展；PLC可用编程语言越来越丰富化；智能化模块不断被开发、应用，使得PLC的信息处理功能以及控制功能得以显著提升；不断的通信以及联网功能，促进通信标准化进一步发展。

2机电控制技术在煤矿输送设备节能控制中的应用

2.1煤量自动识别设备概述

核子秤属于新型计量设备，主要是应用在物料传输环节计量过程之中，其是通过非接触式的方式进行物料计量。核子秤的内部结构相对复杂，其包含有放射源部件、电离部件、电源部件以及下位机装置等多个机构构成。核子秤其放射源部件能够发射出γ射线，而在这些射线穿过输送设备之中所运输物料过程中，其中部分射线会让物料所吸收，根据射线吸收情况，从而计算得到物料的重量。另外，核子秤还能够对不同时间段内的射线开展实时的监测工作，同时将其和空载情况下射线强度加以对比，同时还能够测量输送设备的运行速率，借助于计算机设备，可以分析并线束输送设备中的单位载荷数据、瞬时流量数据以及累计量数据等数据信息。核子秤在称量过程中采用的是非接触式称量方式，因此，称量过程不会受温度、物料腐蚀性、输送设备倾角值以及胶带张力等各种外在因素的干扰，同时也不会受到测量物料自身物力性质所影响，能够实现动态、精准的测量，运行过程中性能更为稳定，可靠度高，能够被应用在一些粉尘浓度高、露天环境等相对恶劣的条件之中。

2.2煤量自动识别系统分析设计

此胶带输送系统之中包含有3台不同的胶带秤，其中1号胶带秤设置在主井输送设备之中，2号胶带秤设置在盘区运输设备之中，3号胶带秤设置于顺槽运输设备之中。核子秤把所测量到的物料流量相关数据信息，传输于所在胶带设备对应的PLC分站之中，然后在利用光纤把监测数据传输到PLC主站之中，CPU装置依照检测数据同时结合数据库之中数据加以对比分析，之后便会输出4-20mA调节信号，并将该信号输送至输送设备变频器装置之中，以完成对胶带输送设备电机转速的调控。

2.3带式输送机机电控制系统总体方案

在煤矿自动化管理系统的构建过程中，胶带输送设备机电控制是非常关键的内容，其对于煤矿胶带输送设备的实际运行效率以及运行安全性均会产生极大影响。此次研究结合我矿胶带输送系统的现实情况，就煤矿开采中存在的不均衡问题考虑，全面、细致的研讨胶带输送设备煤量、胶带速率以及胶带输送设备能耗间所存在的关联性，同时利用机电控制技术等，构建了节能、高效的胶带输送设备机电控制系统。所构建的机电控制系统之中，系统控制的核心部件为PLC部件，该部件的型号为Logix1756型。在该机电控制系统之中，包含有上位机装置、PLC装置、变频装置、信号测试装置、信息通信装置等。（1）上位机装置。上位机是整个机电控制系统的监控设备，该设备采用的是工业计算机，其型号为610H型，同时在上位机之中组态界面的搭建是利用Forcecontrolsp6.3软件所搭建，以实现实时监控并显示胶带输送机运行状况。（2）PLC装置。在胶带输送设备的机电控制系统之中，PLC装置是最为关键的装置，该装置主要是对胶带输送设备运行信号加以收集，并实现控制信息的输出功能。机电控制系统使用的PLC装置型号为Logix1756型。另外，为了确保机电控制系统运行的可靠性以及安全性，通过双CPU冗余设计方式，确保系统运行过程中更为的安全与稳定。（3）变频装置。变频装置的型号为TMdrive-MV型，该变频装置属于高-高形式的变频装置，该装置拥有单元过电压、过电流、缺相、变频器过载、输出短路保护以及对变压器保护等多种功能，能够更好的确保胶带输送设备变频安全的运行。（4）运行保护装置。胶带输送设备保护装置是型号为KTC101型的保护装置，其能够实现对胶带输送设备的跑偏保护、撕裂保护、打滑保护以堆煤保护等多种保护功能，可以保障皮带输送机正常运行。（5）监测装置。监测装置是对胶带输送设备运行过程中电压信号、电流信号以及温度信息等进行监测。（6）通信装置。通信设备能够确保机电控制系统通信的畅通，可以实现遥测、遥信以及遥控等功能。

3胶带输送设备机电控制技术应用的具体效果

3.1电气节能分析

（1）胶带运输系统未进行改造之前总的电量损耗情况。未进行改造之前，胶带输送设备实际运行过程中按照特定的速率运行，所以，带式输送设备运行中消耗功率为定值，是额定功率的60%，三部胶带输送设备的总额定功率为1400kW，若每天运行时间按照18h计算，每年运行天数按照300d计算，则三台胶带输送设备每年总的电能消耗为：W=1400×300×18×0.6=4536000kW•h。（2）进行改造之后总的电量损耗情况。进行改造之后，胶带输送设备在设计运行过程中，其运行速度和运量之间存在一定的匹配关系，我们在此依照平均运量进行计算，胶带运输设备的平均运输速率为2.5m/s，此时电动机的功率值为672kW。所以，在进行机电控制系统改造之后，三台胶带输送设备总的电能消耗为：W1=672×300×18=3628800kW•h。（3）改造之后的节能效果分析。从上述计算数据能够得出，在应用了机电控制技术之后，平均每年电能消耗较未采用机电控制技术之前减少了。综上可得，在采用机电控制技术之后，能够取得显著的节点效果。

3.2机械损耗的节能分析

在胶带输送设备的运行阶段，所消耗的能量主要电能。另外，胶带输送设备的机械损耗也应当引起我们的重视。之所以会出现机械磨损，是因为在胶带输送设备运行过程中轴承部件、滚筒部件以及托辊部件等与胶带会形成一定摩擦，若是胶带输送设备的胶带运行速率增加，则上述各个部件之间的机械损耗也会相应增加。而若是胶带输送设备的速率减少情况下，各个部件之间的机械磨损情况便会有所减弱，即随着带速的不断减少，胶带输送设备的机械磨损同样也会相应减弱。而采用机电控制技术之后，能够确保胶带输送设备可以根据不同负载情况而实时的调整带速，使得胶带输送设备的平均带速得以显著降低，从而也确保了胶带输送设备的机械损耗明显改善。

4结语

此次研究结合胶带输送机机电控制技术具体应用情况，探讨了机电控制技术应用之后的效果，得出了机电控制技术在煤矿开采中所发挥的重要作用，同时还得出了作为反映生产水平的机械科学，应当不断的加以更新与改革，应用机电控制技术代替以往单纯的机械机构，这是未来机械科学发展的重要方向，同时也是我国机械制造以及应用工作中所面临的巨大挑战。

作者:马兴旺 单位:山西煤炭进出口集团左云韩家洼煤业有限公司