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[摘 要]随着煤矿现代化发展的推进，电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用也越来越广泛。基于当前我国社会经济快速发展的大背景之下，整个社会的能源需求不断扩大，在我国的能源结构中煤炭资源始终占据着主导地位。针对煤矿机械设备电控系统以电控箱为核心，其现行结构形式存在的问题，介绍了一种新的电控系统结构形式，并论述了其实现的方法及技术优势。
[关键词]煤矿；机械设备；电控系统；
中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0062-02
1 煤矿机械设备改革电控系统结构形式的意义
1.1 促进煤矿安全生产管理水平的提升
安全生产是一项极其广泛复杂的工作，主要围绕着经济建设这个中心而开展。而多年来积累沉淀得大量安全问题，在短期内不可能全部解决，所以，可能发生生产安全事故得高位态势，仍将持续相当长得一段时间。我们必须增强忧患意识，各级部门、企事业单位共同努力，提高执政能力建设，有效地减少各类事故发生。此外，随着煤炭行业经济基础得不断增强，矿工生活逐渐富足，煤炭行业和矿工群众得安全需求、安全意识也在不断提升，客观上对安全生产提出了更高得要求。基于这种情况，抓好煤矿安全生产管理工作意义重大。另外，煤矿机械设备应用电气自动化技术后，可更好、更精确的辨识控制各类危险源，这样有助于煤矿生产人员从源头上控制风险，把各类安全生产隐患控制在萌芽状态中，从而降低安全事故发生率，进一步提高矿井安全生产水平。
1.2 提高煤矿机械生产的效率
为有效提升煤矿机械制造的产品质量和工作效率，必须加大电子计算机的使用力度，全面推行以信息技术为基础的现代化管理方式。具体来说，主要表现为以下几个方面：第一，从工程中标到竣工验收的全过程都需要使用高水平的施工技术和施工工艺，并配合先进的施工管理方式和方法，切实提升企业管理效率和管理水平；第二，通过对现代化信息技术的使用，来实现煤矿机械制造企业管理水平的提升和产品质量的提升；第三，将企业生产过程中出现信息孤岛予以有效连接，并构建出合理、完整的设计、生产、销售等环节的产业信息链，协调企业生产。
2 煤矿机械设备电气系统的应用特点
要想进一步提高煤矿机械设备的开采效率，提高煤矿机械设备施工作业的安全性，应该在煤矿资源的开采过程中，清楚的掌握煤矿机械设备电气系统的实际应用特点。第一，开采机械设备的应用特点。我国煤矿企业在煤矿资源的开采上主要采用的是电牵引采煤机，其基本结构是由多个电机共同布置，并利用机载式交流变频对煤矿资源实施开采施工。在井下开采作业过程中，煤矿施工人员在煤矿机械设备电气系统的应用上，主要是利用计算机技术对其实施控制，对护面进行监控，从而及时的反馈出煤矿机械设备在实际运行过程中的工作状态以及所存在的问题，进而采取有效的解决办法。这样做的最大优势就在于煤矿资源的开采效率被大大的提高，煤矿施工人员的生命安全也得到了相应的保证。煤矿开采机械设备的主系统，主要由主控器、电源、操作站这三部分共同组合而成，其工作原理在于有效的传递操作站之中的信息与命令，有效的处理控制信号，获得最终结构，并将结构传输到电气系统中，进而实现对煤矿开采机械的有效控制。第二，皮带传输机械设备的应用特点。皮带传输机械设备电气系统作为连接地上与井下的重要工具，在实际运行过程中始终遵循的都是逆煤流起车、顺煤流停车的基本原则，以便在发生故障和问题时能够第一时间停车。皮带传输机械设备电气系统具有多种操作形式，如控制、单机、手动，在实际的运行过程中要与电控装置、转动装置、变频器、调速耦合器等设备相互配合，只有这样，才能够对皮带传输机械设备的电气系统速度、皮带传输机械设备的停车形式实施进行良好的控制。此外，在皮带传输机械设备电气系统的运行过程中，还要有一些系统设备对皮带传输机的速度、电流、煤流量、温度实施有效的监控，在运行过程中，一旦发生皮带传输机故障问题时，就可以通过监视系统进行及时的反馈，有利于人们对皮带传输机械设备电气系统故障的处理，为后续工作的开展提供有力的保障。
3 电控系统结构新形式
系统结构如果够满足“电控箱只能有一种”这一要求，就可以取掉“多余”的关联。因此，我们设想有两个电控箱，一个在前台，一个在后台，前台电控箱承担起所有关联任务（与所有本质安全型设备连接）并且与后台电控箱保持好联系，而后台只负责执行所需的控制任务。这样的话，前台电控箱只能有一种，后台电控箱可以各种各样。因此，只要这一种前台电控箱对所有后台电控箱都是通用的（与任何一种后台电控箱都能够保持好联系），则其要求就可以得到满足。信号隔离器是一个隔爆兼本质安全型设备，它与各本质安全型设备连接（本质安全型连接），同时也与电控箱连接（隔爆型连接）。其主要功能是：在本质安全与非本质安全型电路之间进行电气隔离，并且搭建起它们之间信号传输的“桥梁”，即本质安全型设备与电控箱之间信号传输的“桥梁”。这样的系统结构有以下两个特点：1）所有本质安全型设备只与信号隔离器之间存在关联关系，而不会与电控箱发生关联；2）信号隔离器与电控箱之间不存在关联问题（因为它们之间是隔爆型连接）。因此，在这一系统新结构中，关联只是本质安全型设备与信号隔离器之间的事情，与电控箱无关。也就是说，如果把信号隔离器以及所有本质安全型设备作为一个子系统，那么只要子系统完成了其内部的所有关联（n次关联），它就可以与任何一个隔爆型电控箱进行连接。与前面所说的n种本质安全型设备和M种电控箱的情况来作一下对比，系统现行结构需要n×M次关联，而系统新结构只需要n次（与M无关）。显然，系统新结构的关联次数显著减少，这正是所期待的。
4 电控系统新结构形式的实现
“电控箱只能有一种”的意思就是，信号隔离器只能有一种。这就意味着，这一种信号隔离器必须要满足两个“通用”要求：1）对任何电控箱都是通用的；2）对所有本质安全型设备都是通用的。第一个“通用”要求在前面已经提到过，稍后再来分析如何实现。现在先来看第二个“通用”要求：由于不同电控系统中本质安全型设备的数量会有所不同，不同本质安全型设备的信号类型也会有所不同（模拟量、开关量、数字量、文字信息或数据块等等），因此，第二个“通用”要求信号隔离器必须要能够适应本质安全型设备的所有这些不同情况，也就是说，它必须具备以下两种功能：1）能够连接任意多个本质安全型设备（只要实际情况允许）；2）能够传输任何类型的信号。①可以通过总线连接方式来实现，即信号隔离器以及所有本质安全型设备都连接在同一条总线（电缆）上。这样，信号隔离器通过这一总线就可以与任意多个本质安全型设备实现连接。②需要通过所有本质安全型设备的协助来实现，即这些本质安全型设备，不管其信号是什么类型，大家都以一种统一的数据传输形式来传输其信号。这样，信号隔离器只需要具备相应的数据传输功能，就能够传输各种类型的信号。由于是总线连接，因此这种数据传输形式应当是某一种串行数据传输方式，比如RS485（其高层协议是MODBUS等）或者CANBus（其高层协议是CANopen、DeviceNet等）。可见，通过总线以及串行数据传输方式，信号隔离器就能够具备上述的两种功能，因此也就能够满足第二个“通用”要求。对于第一个“通用”要求，同样可以采用串行数据总线方式来满足。当然，这需要所有电控箱的配合，即让所有電控箱都具备与信号隔离器一致的串行数据总线传输功能。
总结：伴随着技术水平的不断提高，在煤矿机械设备也逐渐引入了一些新型化的技术手段，其中主要就包括了计算机网络技术、信息通讯技术等，这些技术的广泛应用对于保障煤矿开采去安全性意义重大，可实现对煤矿机械设备发展的全面推进。
参考文献
[1] 陈健.浅谈煤矿井下电气设备的管理[J].山东煤炭科技，2011（4）
[2] 郎建栋.煤矿机械设备电气系统应用特点探讨[J].内蒙古煤炭经济，2017（7）.
[3] 郭莉莉.电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用研究[J].山东煤炭科技，2017（5）.
[关键词]煤矿；机械设备；电控系统；
中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0062-02
1 煤矿机械设备改革电控系统结构形式的意义
1.1 促进煤矿安全生产管理水平的提升
安全生产是一项极其广泛复杂的工作，主要围绕着经济建设这个中心而开展。而多年来积累沉淀得大量安全问题，在短期内不可能全部解决，所以，可能发生生产安全事故得高位态势，仍将持续相当长得一段时间。我们必须增强忧患意识，各级部门、企事业单位共同努力，提高执政能力建设，有效地减少各类事故发生。此外，随着煤炭行业经济基础得不断增强，矿工生活逐渐富足，煤炭行业和矿工群众得安全需求、安全意识也在不断提升，客观上对安全生产提出了更高得要求。基于这种情况，抓好煤矿安全生产管理工作意义重大。另外，煤矿机械设备应用电气自动化技术后，可更好、更精确的辨识控制各类危险源，这样有助于煤矿生产人员从源头上控制风险，把各类安全生产隐患控制在萌芽状态中，从而降低安全事故发生率，进一步提高矿井安全生产水平。
1.2 提高煤矿机械生产的效率
为有效提升煤矿机械制造的产品质量和工作效率，必须加大电子计算机的使用力度，全面推行以信息技术为基础的现代化管理方式。具体来说，主要表现为以下几个方面：第一，从工程中标到竣工验收的全过程都需要使用高水平的施工技术和施工工艺，并配合先进的施工管理方式和方法，切实提升企业管理效率和管理水平；第二，通过对现代化信息技术的使用，来实现煤矿机械制造企业管理水平的提升和产品质量的提升；第三，将企业生产过程中出现信息孤岛予以有效连接，并构建出合理、完整的设计、生产、销售等环节的产业信息链，协调企业生产。
2 煤矿机械设备电气系统的应用特点
要想进一步提高煤矿机械设备的开采效率，提高煤矿机械设备施工作业的安全性，应该在煤矿资源的开采过程中，清楚的掌握煤矿机械设备电气系统的实际应用特点。第一，开采机械设备的应用特点。我国煤矿企业在煤矿资源的开采上主要采用的是电牵引采煤机，其基本结构是由多个电机共同布置，并利用机载式交流变频对煤矿资源实施开采施工。在井下开采作业过程中，煤矿施工人员在煤矿机械设备电气系统的应用上，主要是利用计算机技术对其实施控制，对护面进行监控，从而及时的反馈出煤矿机械设备在实际运行过程中的工作状态以及所存在的问题，进而采取有效的解决办法。这样做的最大优势就在于煤矿资源的开采效率被大大的提高，煤矿施工人员的生命安全也得到了相应的保证。煤矿开采机械设备的主系统，主要由主控器、电源、操作站这三部分共同组合而成，其工作原理在于有效的传递操作站之中的信息与命令，有效的处理控制信号，获得最终结构，并将结构传输到电气系统中，进而实现对煤矿开采机械的有效控制。第二，皮带传输机械设备的应用特点。皮带传输机械设备电气系统作为连接地上与井下的重要工具，在实际运行过程中始终遵循的都是逆煤流起车、顺煤流停车的基本原则，以便在发生故障和问题时能够第一时间停车。皮带传输机械设备电气系统具有多种操作形式，如控制、单机、手动，在实际的运行过程中要与电控装置、转动装置、变频器、调速耦合器等设备相互配合，只有这样，才能够对皮带传输机械设备的电气系统速度、皮带传输机械设备的停车形式实施进行良好的控制。此外，在皮带传输机械设备电气系统的运行过程中，还要有一些系统设备对皮带传输机的速度、电流、煤流量、温度实施有效的监控，在运行过程中，一旦发生皮带传输机故障问题时，就可以通过监视系统进行及时的反馈，有利于人们对皮带传输机械设备电气系统故障的处理，为后续工作的开展提供有力的保障。
3 电控系统结构新形式
系统结构如果够满足“电控箱只能有一种”这一要求，就可以取掉“多余”的关联。因此，我们设想有两个电控箱，一个在前台，一个在后台，前台电控箱承担起所有关联任务（与所有本质安全型设备连接）并且与后台电控箱保持好联系，而后台只负责执行所需的控制任务。这样的话，前台电控箱只能有一种，后台电控箱可以各种各样。因此，只要这一种前台电控箱对所有后台电控箱都是通用的（与任何一种后台电控箱都能够保持好联系），则其要求就可以得到满足。信号隔离器是一个隔爆兼本质安全型设备，它与各本质安全型设备连接（本质安全型连接），同时也与电控箱连接（隔爆型连接）。其主要功能是：在本质安全与非本质安全型电路之间进行电气隔离，并且搭建起它们之间信号传输的“桥梁”，即本质安全型设备与电控箱之间信号传输的“桥梁”。这样的系统结构有以下两个特点：1）所有本质安全型设备只与信号隔离器之间存在关联关系，而不会与电控箱发生关联；2）信号隔离器与电控箱之间不存在关联问题（因为它们之间是隔爆型连接）。因此，在这一系统新结构中，关联只是本质安全型设备与信号隔离器之间的事情，与电控箱无关。也就是说，如果把信号隔离器以及所有本质安全型设备作为一个子系统，那么只要子系统完成了其内部的所有关联（n次关联），它就可以与任何一个隔爆型电控箱进行连接。与前面所说的n种本质安全型设备和M种电控箱的情况来作一下对比，系统现行结构需要n×M次关联，而系统新结构只需要n次（与M无关）。显然，系统新结构的关联次数显著减少，这正是所期待的。
4 电控系统新结构形式的实现
“电控箱只能有一种”的意思就是，信号隔离器只能有一种。这就意味着，这一种信号隔离器必须要满足两个“通用”要求：1）对任何电控箱都是通用的；2）对所有本质安全型设备都是通用的。第一个“通用”要求在前面已经提到过，稍后再来分析如何实现。现在先来看第二个“通用”要求：由于不同电控系统中本质安全型设备的数量会有所不同，不同本质安全型设备的信号类型也会有所不同（模拟量、开关量、数字量、文字信息或数据块等等），因此，第二个“通用”要求信号隔离器必须要能够适应本质安全型设备的所有这些不同情况，也就是说，它必须具备以下两种功能：1）能够连接任意多个本质安全型设备（只要实际情况允许）；2）能够传输任何类型的信号。①可以通过总线连接方式来实现，即信号隔离器以及所有本质安全型设备都连接在同一条总线（电缆）上。这样，信号隔离器通过这一总线就可以与任意多个本质安全型设备实现连接。②需要通过所有本质安全型设备的协助来实现，即这些本质安全型设备，不管其信号是什么类型，大家都以一种统一的数据传输形式来传输其信号。这样，信号隔离器只需要具备相应的数据传输功能，就能够传输各种类型的信号。由于是总线连接，因此这种数据传输形式应当是某一种串行数据传输方式，比如RS485（其高层协议是MODBUS等）或者CANBus（其高层协议是CANopen、DeviceNet等）。可见，通过总线以及串行数据传输方式，信号隔离器就能够具备上述的两种功能，因此也就能够满足第二个“通用”要求。对于第一个“通用”要求，同样可以采用串行数据总线方式来满足。当然，这需要所有电控箱的配合，即让所有電控箱都具备与信号隔离器一致的串行数据总线传输功能。
总结：伴随着技术水平的不断提高，在煤矿机械设备也逐渐引入了一些新型化的技术手段，其中主要就包括了计算机网络技术、信息通讯技术等，这些技术的广泛应用对于保障煤矿开采去安全性意义重大，可实现对煤矿机械设备发展的全面推进。
参考文献
[1] 陈健.浅谈煤矿井下电气设备的管理[J].山东煤炭科技，2011（4）
[2] 郎建栋.煤矿机械设备电气系统应用特点探讨[J].内蒙古煤炭经济，2017（7）.
[3] 郭莉莉.电气自动化技术在煤矿机械设备中的应用研究[J].山东煤炭科技，2017（5）.