河南科技
HenanScienceandTechnology
工业技术
基于PLC的采煤机控制系统分析
代曙光
（中国平煤神马集团一矿，河南
平顶山467000）
摘要：煤炭开采所处环境较为恶劣，所以，采煤机很容易受到矸石和煤炭载荷冲击，对其造成损坏。使用
PLC和变频器相互结合的控制系统可以提高采煤机的可靠性，提高采煤效率。笔者对此进行研究，同时针对电磁干扰对该系统的影响，提出解决策略。关键词：PLC控制系统；采煤机；系统结构；系统功能中图分类号：TD632
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2018）01-0048-02
AnalysisoftheControlSystemoftheShearerBasedonPLC
DAIShuguang
（ChinaPingmeiShenmaGroupOneMine，PingdingshanHenan467000）
Abstract:Theenvironmentofcoalminingisverybad,sothecoalminingmachineiseasilyimpactedbytheloadofgangueandcoal,causingdamagetoit.ThecontrolsystemcombinedwithPLCandfrequen⁃cyconvertercanimprovethereliabilityofshearerandimprovetheefficiencyofcoalmining.Theauthorstudiedit,andanalyzedthesolutionstrategyaccordingtotheinfluenceofelectromagneticinterferenceonthesystem.
Keywords:PLCcontrolsystem；coalshearer；systemstructure；systemfunction在综采工作面的机械设备里，采煤机工作环境复杂恶劣，这对采煤机的重要部件会造成一定的损坏，进而使得采煤机不能正常运转。要想使采煤机避免上述因素的影响，延长其使用期限，那么提高设备控制和监控的自动化水平就显得很有必要。
11.1
采煤机简述采煤机结构
切割，而底煤是由后滚筒来切割，滚筒的旋转可以使煤落进输送机，然后输送机送至转载机及破碎机，最后由皮带运出。
22.1
基于PLC的采煤机控制系统研究PLC简述
PLC就是可编程控制器的英文简称，其对硬件的控制是通过内部存储程序来进行的。PLC具有以下优势：第一，其编程语言相对较简单，主要是梯形图；第二，其抗干扰力比较强；第三，其制作工艺比较精良，功耗低、重量小、结构紧凑，同时适应性比较强，不用担心工作环境是否恶劣；第四，在工业控制领域其可靠性和稳定性都独具优势；第五，PLC内部电路是集成的，元件使用期限较长，最难能可贵的是故障率还特别低。有数据表明，PLC正常工作，且中间无故障，时间可持续大于20000h。
2.2
PLC系统结构设计
上述提及，采煤机的工作环境比较复杂，正常工作中受不同因素的影响，可能会对其造成损坏。所以，采煤机在可靠性和安全性上的要求比较高。以往的电气控制系
采煤机主要由电气系统、辅助系统、截割部及牵引部组成。采煤机构件分两大类：其一是机械构件，主要包括机架、液压、左右牵引传动箱、左右摇臂及滚筒、喷雾部件；其二是电气构件，主要包括左右牵引电机、左右截割电机和各种控制箱等。
1.2
采煤机工作流程
采煤机、液压支架、刮板输送机是综采工作面主要用到的机电设备，也就是平常所说的“三机配套”。在采煤过程中，通过输送机的销排啮合和牵引部的齿轨轮相互作用，使采煤机能够往复行走，同时利用高泵升降滚筒来应对每层高度的变化情况。割煤时，顶煤是由前滚筒来
收稿日期：2017-12-03
作者简介：代曙光（1980—），男，本科，助理工程师，研究方向：矿山机电。
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基于PLC的采煤机控制系统分析
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统的控制元件主要是接触器和继电器，这样的缺点就是故障率比较高，而且接线比较复杂。但是，采用PLC（可编程控制器）结合变频器的控制方式，就可以显著提高自动化水平，而且可靠性也有保障。
PLC是整个系统的控制核心，其主要是通过总线通信技术的方式来完成和各部分设备之间的连接和通信。采煤机在运行中产生的数据由SM交换模块进行采集，同时分别处理模拟量和数字量，然后PLC调整采煤机的运行状态，这是通过控制内部程序来实现的。另外，PLC还控制着各类电气保护系统及报警系统，从这方面讲，其也增加了系统的可靠性，同时使得工作效率得到提高［1］。
2.3
系统功能
第一，系统电源接通以后，随着启动命令的下达，其可以根据采煤机的启动要求，实现油泵、截割电机、牵引电机的依次启动。当下达停止命令后，各电机就依次停止，此时顺序和之前恰好相反。第二，变频器启动之后，一开始牵引电机的速度是零，当下达加速命令之后，其频率才会增加，电机才会加速，当加速按钮松开后，电机是匀速转动的，只有下达减速命令，电机才会降低转速，但不会停，按下复位按钮，电机转速才会变成零。第三，可以实现自动调速。电机转速可以通过电流信号来控制，而系统能够采集到相应的电流信号，如果电流达不到额定电流的90%，转速小于额定转速，此时牵引电机将会加速运行。反过来，如果说电流超过额定电流的110%，此时牵引电机将会自动减速运行。第四，能够检测电子温度，原因就是在牵引电机绕组、截割电机中安装了热电阻。如果说电机温度过高，超过135℃，电机将会自动降低转速，同时发出高温报警。如果超过155℃，电机就会停止运转，同时发出故障信号。第五，自动检测电机绝缘。在截割电机没有启动的时候，控制系统会先自动检测各电机的对地绝缘情况，在绝缘程度大于40M的基础上，电机才能正常启动，如果小于该值，电机是不能启动的，并且会发出警报。
2.4采煤机控制系统软件流程
通过图1不难发现，变频器启动后，最先判断的是牵引方向，然后才通过指令实现牵引电机加速和减速。具体情况如图1所示。
从图1可以看出，采集到的电流信号要和转速信号、设定值进行对比，按照PLC内部程序来对电机速度进行自动控制，可靠性和工作效率都得到了提高。
3PLC采煤机控制系统抗干扰分析3.1
电磁干扰弊端
生错误数据。如果PLC系统被电磁干扰了，其内部数据在读写的时候就有可能发生错误，使程序出现问题。第二，电磁干扰会左右PLC和其他设备之间的通信。不仅如此，PLC系统和外部设备之间的通信也将被影响。会降低输出的控制信号，同时令输入的数据产生混乱，最后使整个系统受到影响。第三，使PLC系统的能耗增加。电磁干扰PLC系统会导致谐波产生，而谐波会使电子元件能耗增加，从另一角度讲，这也使电机的工作效率降低。
开始否变频器备妥是左否判断牵引方向右否加速/减速是输出加速指令加速/减速是输出加速指令输出减速指令输出减速指令结束图1PLC的采煤机牵引控制软件流程图
3.2防止电磁干扰的策略
第一，通过屏蔽和接地的方式防止电磁干扰。屏蔽可以使电磁辐射减少，而接地可以使谐波降低。第二，通过交流电抗器来使输入功率改变，尽量使波形正常，交流电抗器要在变频器输入段使用。而变频器使用直流电抗器则可以使并联功率因数改变。第三，通过安装滤波器来检测电网中存在的谐波，同时补偿谐波，滤波器安装在电源入口处。第四，通过使用数字滤波法，使PLC系统中硬件设备使用率降低，保障部分软件正常工作，确保系统更加可靠。
4结语
本文简述了综采工作面采煤机的结构及工作原理，并提出设计新的控制系统，即PLC和变频器相互结合代替以往的接触器和继电器为主元件的控制系统。新系统能帮助采煤机提高可靠性，延长使用年限，同时适应复杂环境。本文还阐述了新系统的运行结构，其中PLC是核心，通过总线通信技术完成通信工作。系统采集数据的方式是通过SM交换模块进行，以内部程序调整采煤机运行情况，最后对系统产生的电磁干扰弊端以及措施进行了研究。
参考文献：
［1］何广东.基于PLC控制的采煤机自动割煤技术研究与应用［J］.煤炭科学技术，2015（S2）：100-103.
电磁干扰会严重影响采煤机PLC控制系统，如系统失灵、采煤机不能工作、引发安全事故等，本文主要从以下三方面谈起。第一，电磁干扰能够使程序运行异常，产
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