采煤机在线监测系统研究与应用

第5期(总第144期)

2007年10月机械工程与自动化

M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.5O ct.

文章编号:1672-6413(2007)05-0094-02

采煤机在线监测系统研究与应用

袁红兵

(太原理工大学机械工程学院,山西　太原　030024)

摘要:介绍了电牵引采煤机在线监测系统的组成、工作原理以及具体实施方案。实现了采煤机实时在线监测,使其运行更加安全可靠,达到快速高效生产的目的。关键词:采煤机;监测系统;在线监测

中图分类号:T D421.6∶T H165+.2 文献标识码:A

收稿日期:2007-02-14;修回日期:2007-04-18

作者简介:袁红兵(1961-),女,江苏丰县人,高级工程师,硕士。

0　引言

目前我国生产的电牵引采煤机自身的PLC 控制器,可以在工作面现场监视采煤机运行时的电流、电压、速度、温度、摇臂角度等内部参数,但不能在线监测采煤机的位置、采高、压力和瓦斯超限急停等。为此,本文介绍了一种已成功应用于实际生产的采煤机在线监测系统。该系统可以对煤矿井下电牵引采煤机进行实时在线监控,并可将调度所需的关键数据及时、可靠地传输到调度中心的监控服务器。1　采煤机在线监测系统组成和工作原理1.1　系统组成

整个监控系统由井下电牵引采煤机控制系统、监测工控机、通信系统和地面调度室监测服务器等构成。系统采用电牵引采煤机控制系统的PLC 控制器,经监测工控机、监控分站与地面调度系统的KJ66监控主机之间通过Profibus 、Mo dbus 等现场总线连接。1.2　工作原理

在采煤机控制箱内放置工业控制计算机,通过通信电缆与采煤机控制系统可编程控制器进行通信,采集相应数据,另在顺槽开关到采煤机的进线电缆中增加2根～3根通信/控制线,作为工控机传输数据的通信线。工控机通过通信协议访问采煤机的PLC 控制器和变频器,获取所需的监测数据,自动进行数据处理、分析及打包和协议变换,再通过矿井KJ 66监控系统分站,经专用通信电缆把工控机内部组合成功的数据以数据包的形式发送到地面的监控服务器中,在服务器中经过解包、数据生成,最后形成监控画面,同时对数据进行打印、保存等操作。图1为采煤机在线监测系统示意图。

2　具体实施方案

(1)采煤机位置信息:电牵引采煤机自身没有直接的行走位置信息,通过对采煤机行走速度的累积积

分,得到采煤机行走的距离,然后根据支架的架间距计算出采煤机的中间部位位于工作面哪个支架处,即可获得采煤机在工作面的位置信息。

图1　采煤机在线监测系统组成框图

(2)采高、卧底量信息:采煤机自身没有采高、卧底量信息。通过在采煤机摇臂上加装倾角传感器测得摇臂倾角,再通过计算得到摇臂末端的高度,从而得到采煤机的采高和卧底量信息。

(3)采煤机内部参数:采煤机内部参数由其控制系统的PLC 和执行变频器提供,通过PLC 通信端口和变频器上的特殊通信模块,运用编程技术、RS 485接口技术及M odbus 通信协议建立工控机与变频器、采煤机PLC 控制器的数据通信操作,完成数据的提取操作。

最后,把上述提取到的所有采煤机相关数据信息运用工控机的编程语言解释编译,再对数据进行分析、打包,通过RS485/232接口接入矿井监测系统KJ66的通信分站KJF 23B ,通过网络传输至井上监控服务器中,再经过解包、数据提取、分析,生成监控画面,见图2。

3　信号的传输及显示3.1　信号的传输

采煤机在线监测信号通过传感器传输到工控机,工控机与监控网络分站KJF23B 的RS485智能接口相连,监控分站将信号进行处理,经通信板通过调制解调器KCT 3与中心站通信,通信速率为2400b /s ,通信

方式为两线无极性半双工,最远传输距离为20km 。分站在发送状态时,通信板的发送电路将发出的异步通信信号转化为差分二相码,经驱动电路、变压器耦合,再经传输线传送至中心站的调制解调器KCT 3;分站在接收状态时,通信板将调制解调器发出的差分二相码信号经变压器耦合至接收端,接收端放大电路将其放大整形,再由接收电路将其还原为异步通信信号,送

至通信控制器。

图2　采煤机在线监测主监控画面

监控网络分站KJF23B 采用单片机技术,结构简

单,功能强大,提供有标准的RS485接口。分站由主板、显示板、通信板、接口板组成。主板为主控电路;显示板用于显示分站监测到的各种参数及状态;通信板用于与中心站通信;接口板用于分站与外部接线的连接。分站带有显示窗口,可动态地实时显示分站所接收到的监测数据及状态,分站中采用EEPROM 保存中心站下发的初始化数据,即使与中心站失去联系仍能实现监控功能。

中心站主机KJ66安全生产监控系统通过巡检扫描分站接收到采煤机在线监测数据,并将处理后的数据通过地面网络系统发送到调度室、各级领导办公室、公司各业务部门、国际互联网。图3为采煤机在线监测系统信号传输及显示框图。3.2　信号的显示

中心站可按多种方式显示数据状态。可按图标显示分站的综合状态,也可按分站内部各通道显示,还可分页显示分站采集的数据状态;采煤机位置监测可单独设置一页显示;井下所有采煤工作面的采煤机相对位置可用图标显示在计算机屏幕上。中心站的KJ66系统还提供了实时曲线、历史记录、运行记录功能来监视数据。数据处理采用变值变态记录方式,“变值变态记录”就是测点数值或状态改变时进行记录,这样

不需要重复记录相同的数据。当数值变化较大、较快时,可详细记录每一变化的细节,不会出现数据丢失,采集的数据可进行二次处理、线性计算、

曲线分析等。

图3　采煤机在线监测系统信号传输及显示框图

4　结论

本文介绍的采煤机在线监测系统具有以下主要特点:(1)在地面中心站可监视井下工作面采煤机运行时的电流、电压、速度、转矩、温度、故障显示等内部参数及状态。

(2)在地面中心站可监视井下工作面采煤机运行位置、采高、压力、瓦斯超限等外部参数及状态。

(3)通过地面中心站可提取井下采煤机的内部、外部参数的历史记录曲线。

(4)通过采煤机的位置监测传感器可获取采煤机位置信息。

(5)在地面加装“瓦斯超限急停按钮”,在遇到井下瓦斯超限时,特别是综采工作面上瓦斯超限时,地面人员可以强行通过“急停按钮”对采煤机实施断电,消除安全隐患,使采煤机运行更加安全可靠,达到快速高效生产的目的。

本文介绍的采煤机在线监测系统已应用于山西潞安环能股份公司王庄煤矿6205工作面的采煤机上,并取得良好效果。该系统的可靠运行实现了煤矿井下电牵引采煤机的实时在线监测,便于井上调度人员了解掌握现场生产情况,提高了电牵引采煤机的运行可靠性和安全性,提高了生产效率,减少了现场处理事故的时间,从而提高了矿井的综合经济效益。

参考文献:

[1]　刘云霞,黄静霞,谭得健.基于现场总线技术的电牵引采

煤机监测监控与故障诊断系统[J ].工矿自动化,2002(6):29-31.

[2]　孔令英.综采工作面采煤机位置连续监测系统[J ].煤矿

机械,2001(3):45.

Research and Application of On -line Monitoring

System of the Mining Machine

YUAN Hong -bing

(College of M ech anical E ngineering ,T aiyuan Un ivers ity of T echnology,T aiyuan 030024,Chin a)

Abstract :T his paper presents a kind o f on -line monitor ing sy st em of mining machine hauled by electric po wer .T he structure ,

principle and practica l scheme of the system are int ro duced emphatically.T he successful development of the sy stem makes it co me tr ue to mo nito r the mining machine in real t ime,helps the mining machine r un mor e safely and mor e r eliably.I t has been sho wn that the application of t he m onito ring system r aises the pro ductiv ity in underg r ound .Key words :mining machine ;monitor ing sy st em;o n-line m onito ring

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