智能综采工作面集中控制系统应用

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了智能综采工作面集中控制系统应用范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：以山西乡宁焦煤集团台头煤焦有限责任公司7201综采工作面为分析对象，开展了工作面的智能化集中控制系统研究，并对系统中的关键分系统进行了设计。现场应用测试表明，该控制系统具有较高的可靠性，实现了工作面的远程集中控制、显示及报警等功能要求，满足了工作面的集中控制需求，对提高工作面的煤矿开采效率及作业安全具有重要意义。

关键词：综采工作面；集中控制系统；智能化

1概况

台头煤焦有限责任公司7201综采工作面设备集中控制较为分散，整体的集中化控制程度较低，加之煤矿井下环境恶劣，存在劳动强度大，操作人员多等问题，人员之间主要采用电话或对讲机或人工喊话等方式进行沟通传递，易受外部干扰信号影响，影响通信质量。为此，开展了台头煤焦有限责任公司7201综采工作面的集中控制系统设计。在进行整个综采工作面集中控制系统建设中，需符合如下要求。（1）作业稳定性。工作面环境恶劣性，各类设备之间作业时经常出现了不同程度的振动现象，所传输信号电磁干扰问题也比较严重。因此，工作面的集中控制系统需具有设备振动检测及信号抗干扰能力。（2）实时性控制。工作面中相关设备会随煤矿的不断开采而发生动态变化，设备之间需实现动作的协调操作。因此控制系统需对工作面中设备的作业状态进行实时监控，根据其作业姿态的变化进行实时的集中调节控制。（3）可视化控制。控制系统是一套远程监控系统，在设计时需实现整个工作面监测控制和相关参数的实时显示。（4）接口的可扩展性。工作面采煤设备较大，且会随着技术的不断提升，增加更多先进的开采设备，故控制系统需预留多种通讯接口，针对设备的增加或升级，能快速扩展或通用性连接。

2总体方案设计

结合上文设计要求，整个工作面集中控制系统采用了采煤设备层、设备控制系统层及工控机集中控制层的3层网络结构，如图1所示。采煤设备主要包括采煤机、液压支架、刮板输送机、带式输送机等，在各设备上配备了摄像头；设备控制系统层主要是各设备对应的控制系统，能实现对自身设备工作电压、功率、温度等各类参数的实时采集及控制；工控机集中控制层集成了计算机、交换机等部件，负责对采集的设备信息进行融合接收、集中分析判断，经过计算后产生相应的控制命令，下发至各设备的控制器，进行设备之间的联调控制。为保证各层之间信号传输的可靠性，采用了西门子PLC控制器，TCP/IP进行数据信号通讯连接。控制系统的通讯距离超过了2km，通讯速率达到了1.7Mbps，数据的延时性小于1s。

3控制系统关键部分设计

3.1设备顺序停机控制设计

7201工作面采用了一键停机的操作控制，虽能实现相关设备的启停控制，但会使设备处于同时停机状态。因此，设计了一套智能化一键判断设备顺序停机的控制方法，通过检测设备上的空载作业电流的大小来进行逻辑判断。一键按钮后，首先会使采煤机进行停机，保证工作面中无煤炭产生，检测刮板输送机上电机的运行电流，达到空载电流时，停止刮板输送机的运行，对转载机、破碎机及胶带运输机上的电机运行电流进行检测，按照相应顺序进行设备的启停控制，避免了设备因停机时间控制不准确而出现的资源浪费或设备严重损害现象，保障了工作面运行的安全及可靠性。工作面中设备的顺序控制流程如图2所示。

3.2运输设备载荷量控制设计

工作面运输设备较多，合理控制运输量是提高设备工作效率的关键。刮板输送机是工作面中重要的运输设备，但经常处于超载状态，容易出现电机烧坏、无法正常启停、异常振动等问题，严重影响作业效率，因此需要合理控制采煤机的落煤量。以台头煤焦有限责任公司SGZ764/630型刮板输送机为例进行分析，额定电流为130A。当检测到电机的电流超过其额定值的110%时，则定义刮板输送机处于超载状态，此时控制系统将降低采煤机的作业速度；若检测的电流大于155A时，系统将会控制采煤机停机，并及时发出超载预警提示。其他运输设备荷载量的控制逻辑基本相同，控制流程如图3所示。

3.3人机显示界面设计

集中控制系统的人机显示界面采用西门子公司WinCC组态软件进行设计。监控对象包括液压支架、采煤机、带式输送机等设备，设计独立的控制子界面，各子显示界面包括操作控制、实时监控、报警记录、设备启停、作业位置、故障报警等方面，以及设备的手动、半自动、全自动、远程控制等功能，通过对设备的作业速度进行设置，并与实际速度进行对比，实现实时调节控制。集中控制系统采煤机显示子界面如图4所示。

4运行测试效果评价

在完成工作面集中控制系统的智能化建设后，为验证该系统的运行可靠性，将其在台头煤焦有限责任公司7201工作面中进行了现场应用测试。测试结果显示，该控制系统运行良好，各项指标满足设计要求，能通过摄像头对工作面中的各类设备运行状态及相关参数进行实时显示，显示界面清晰。所设计的一键式启停机按钮也实现了各类设备的顺序启停控制，当设备出现异常故障或运输设备出现超载现象时，该系统也及时发出了相应的报警提示。设备的现场测试显示界面如图5所示

5结语

在分析台头煤焦有限责任公司7201综采工作面集中控制要求基础上，开展了集中控制系统的总体设计及关键分系统研究，对系统进行现场应用的结果表明，该控制系统运行可靠，各项指标满足工作面的集中控制需求，实现了对综采工作面各设备的集中远程控制、集中显示、各类故障实时报警的功能。该控制系统的成功应用，提高了整个工作面的智能化集中控制水平，减轻了劳动强度。

参考文献：

[1]黎亮.智能化综采工作面系统设计与实践[J].煤矿机电，2020，41（5）：35-39.

[2]武文政.综采工作面自动化采矿技术应用[J].当代化工研究，2020（19）：72-73.

[3]贾辉敏.综采工作面综合智能控制系统的研究[J].机械管理开发，2020，35（5）：235-236，238.

[4]王玮.矿井综采工作面智能综采控制系统研究[J].机电工程技术，2020，49（4）：122-123，186.

[5]张飞.煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨[J].中国设备工程，2020（5）：28-30.

作者：陈朝辉 单位：山西乡宁焦煤集团 台头煤焦有限责任公司