煤矿机械数控技术范文

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二、分析数控技术在煤矿运行中可能存在的问题

1.管理上需要更完善的制度，煤矿技术在数控技术搭建的运行平台上，需要有全面的管理技术。但是在实际操作时，平台上对于操作者的专业要求不高甚至是零基础，导致了数控技术与煤矿机械融合中的管理缺陷，没有形成较为完整的管理机制，这样可能会造成大型机械的损耗，运行不利以及人员上的混乱等等问题。另外，在保养和维修期间，没有非常严格的标准和制度，可能会造成设备的精准度出现偏差，在日后的生产工艺上出现问题，也可能会造成在同等水平的对比之下处于下风，从而影响了数控技术在煤矿领域上的效益。

2.工艺指导上存在着不足，在数控技术的应用上，没有对整体的运行情况更详细的了解，没有指定严谨的统一的管理方式，例如设计周期三个星期，试制周期三个月，无故障运行三年。特别是在整体以及二者融合的艺术运用上，对产品质量的控制没有工艺上的全面指导，这些问题可能会造成技术与机械运行上的不匹配，不便于提高整体的工作效能。

三、研究数控技术在煤矿机械中的应用与发展

1.精湛技术的高目标要求。我国的煤矿资源非常丰富，所以煤矿也成为全国能源系统中的主导，所以，在研究数控技术的全面运用上，不妨着手与煤矿企业的生产要求、发展趋势等多方面，同时也可针对煤矿的开采以及保护设备和精度调节中入手。这样，在激烈的市场竞争中，煤矿企业在谋发展、求壮大等技术层面上想取得突破，可以搭建一个合理的管理严谨的生产模式，例如机床配置的图纸样式以及复杂程度、准确度和数量进行全面的分析，选择更为适合的机床。尽管不能全面的投资购置大数量的数控加工机床，也可以围绕着现有的一些型号以及加工基础，进行普通机床与数控技术机床的融合，建立出全新的生产模式，可以形成更高精度的指标。同时在普通机床与数控机床相结合的过程中，出现的一些技术处理上的问题，在得到解决的同时，也有利于提升和改进，大大保证了生产质量和稳定性。此外，煤矿企业需要掌握一些数控技术，煤矿企业可以结合自己当前拥有的普通设备的基础上，利用企业的资源，选择国内或者是进口的数控技术、设备等，就可以对现有的资源和人员进行改造以及培训，形成全新的结合型数控技术，在应用的过程中，体现出数控技术的占用资源少、操作简单等优点，可以更加协调的适应比较复杂的制造和生产。

2.整体优势在企业中的表现。在受到不同领域包括采煤企业的不同影响下，特别是大型机械种类、现社会中先进的设备等的运行方式，能够从多角度多方面提升采煤企业的效益，增强开采的技术和安全性等。

3.当今社会工业的飞速发展，也加速着人类生存环境的恶化。在我国科技的发展浪潮中，资源的利用率以及环保逐渐成为许多人关注的问题。煤矿企业并不特殊，所以，煤矿企业也应该积极响应人民的号召满足人们的需求。在传统的制造生产中，煤矿企业的生产对环境造成了极大的污染，而且资源利用率很低，并且施工人员以身犯险，安全问题没有丝毫的保障。但是如果煤矿机械与数控技术的结合就会很有效的解决这一系列难题。自动化、少污染、高利用率、使煤矿企业在绿色环保的趋势下稳步前行，满足国家和人民对于煤矿的需求。同时也推动了先进技术的发展和实施。当然，工业的绿色化也会增进数控技术的发展。

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1.2在煤矿提升、运输方面的应用煤矿提升、运输是煤矿生产中的关键环节，其工作效率直接影响着煤矿的生产效率，矿井提升机和带式输送机的使用正是机电一体化数控技术应用的具体体现。其中，矿井提升机能够实现全数字提升，而内装式提升机是一种典型的机电一体化设备，简化了机械的结构，将滚筒和驱动有机地连接起来，大大提升了设备运行的安全、稳定性；带式输送机是目前最主要的输煤设备，具有可靠性强、自动化程度高、输送量大、适合长距离输送等优点。

1.3在煤矿安全生产方面的应用煤矿的安全生产离不开监控系统的支持，良好的监控系统能够有效地避免煤矿安全事故的发生。煤矿矿井对监控系统的要求极高，必须保证系统时刻连通，保证随时能与工作人员联络，从而保证井下工作人员的人身安全。机电一体化数控技术在矿井监控系统中的应用，可以将系统主机内的数据库进行连接，利用局域网使其连成同步模式，由专用的通信接口负责主备机的监控工作，并利用专业的软件，对产生的数据进行整理和分析，同时实现了上传、检索、图形显示、打印等多项功能，为矿井监控系统的发展提供有力的技术支持，对煤矿的安全生产具有十分重要的意义。

1.4在其他方面的应用煤矿安全生产离不开井下支架设备，而机电一体化数控技术在支架设备中也有着广泛的应用。利用计算机系统与液压支架系统的充分结合，实现了成组自动移架和定压双向临架，有效地避免了支架与模板和顶板发生碰撞。目前，掘进机的电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全型开关箱、矿用本质安全型操作箱、矿用隔爆型电铃、矿用隔爆型压扣控制按钮、隔爆照明灯、掘进机用隔爆型三相异步电动机、GJC4低浓度甲烷传感器等组成的电气系统。

2机电一体化数控技术应用的相关建议

我国煤矿机电一体化数控技术与国外先进技术相比，仍然具有一定的差距，这就需要相关部门加大科研力度，加大对机电一体化数控技术开发的资金投入，提高我国机电一体化数控技术水平，提高煤矿机械自动化程度。另外，还可以大胆借鉴国外先进技术，根据我国煤矿行业的实际发展情况，制订符合我国煤矿企业发展的机电一体化数控技术的开发规划。随着我国煤矿机电一体化数控技术水平的提高，煤矿生产的效率、安全性等得到了全面的提升，但与此同时，也应该加强对煤矿工作人员的技术培训，使其能够熟练操作这些自动化机械，并且加强对机械设备的管理和维护，确保煤矿生产的安全与稳定。

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中图分类号：TD406 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0105-01

在煤矿机械设备的运行中，通过数控技术的整体应用，尤其是将通过不同的技术参数进行整体设计，突出机械运转的整体功能，能全面提高采煤效益，并减少采煤安全事故的发生率，提高机械设备的性能，这些都离不开现代化信息技术与数控技术的整体推进，都能强化整体的运行效果。

1 数控技术的相关概念分析

1.1 整体概念的掌握

数控技术，是采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。

1.2 智能化发展的整体趋势

为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

2 分析煤矿机械管理的运行现状

2.1 维修不够及时

在煤矿企业机械设备的运行中，难免会出现各种各样的故障，如果不采取及时的管理与维修措施，就会错过最佳的管理与维修时期，从而影响机械设备的整体性能，缩短设备的使用寿命，也会造成一些不必要的麻烦。有时还带病操作，在没有场地、设备等必要的条件下，勉强拆修，并且没有按照说明书的造作流程进行，造成零件破损、维修困难等等，也没有建立定期检修业务，定期检查和维修保养制度，而且维修不及时，直接影响着机械性能的全面发挥。

2.2 技术跟进不足

在整体技术的运行中，需要有很强的机械维修技术，如果没有掌握更深入的技术，就会造成整体的缺乏，没有形成对工具、备件、设备的摆放进行可视化、定置化管理，以方便查找的方式。因此，要针对设备日常维护困难的特点，制作“设备日常维护”看板，使设备管理工作更简明、易执行，使职工从该活动中产生发现问题、分析问题、解决问题的欲望，让职工既动手又动脑。让那些被忽视的小问题引起重视，使隐蔽的问题暴露、放大。

3 探讨数控技术在煤矿机械中的应用与发展

3.1 技术提升的全面要求

从当前煤矿企业的发展情况来看，呈现出不同的综合管理方式，尤其是现代化信息技术的综合运用成为了煤矿企业自我提升效益的一种方式，通过数控技术的应用，能全面改善煤矿企业的运行功能，形成精准化的煤矿机械设备运行，在提升采煤效益、人员素质提升等多方面都能形成整体的有效管理。因此，通过数控技术的参与，围绕煤矿企业的市场竞争力与工业化水平发展的需要，进行全面的分析，通过对煤矿机械机床零部件的整体控制，围绕整个工程的实际需要，在采用现有型号的同时，融入普通机床数控技术，形成全新的生产模式，利用现有的机械设备资源，选择技术过硬、质量可靠的机械设备，通过先进数控技术的整体融入，对原有的机床可以进行整体的改造，形成全新的数控技术，从而有效的提升煤矿机械的应用功能。

3.2 智能化技术的全面升级

在煤矿企业智能化机械管理的技术升级中，数控技术的运用是一项重要的指标，尤其是通过采用智能化、信息化、网络化的数控装备，形成对整体技术的深入研究，围绕煤矿企业的采煤效应展开数控技术的不断革新，并通过数控技术的全程参与，形成自动适应控制、工艺参数的自动生成，构建连接方便、使用高效的智能化控制系统。并结合现代化的操作模式，围绕程序的进一步简化，智能诊断采煤的整体空间与环境，形成严密的智能管理体系，能将采煤机械的数控处理技术与整个企业的运转形成整体的技术衔接，既有开放式的规范操作模式，也有现代化的生产流程管理，还有全面化的制作系统和信息需求系统，形成数控机床的整体特点发挥，达到理想的网络化管理模式。

3.3 程序控制的整体运行

在数控技术与煤矿机械的应用来看，尤其是在当前煤矿企业效益相对提升的大背景下，通过数控技术的融入，能适应不同的环境运行，对于各种煤矿机械的种类、先进设备的更新等都有全面的推动作用。在延续小机械小批量生产的基础上，通过采用焊件来制作毛坯，尤其是通过数控技术来解决传统加工方式难以解决的单件下料问题，并使用数控技术来控制切割，一次完成采煤机械中的采煤机叶片、滚筒的处理方式，将以往的仿形方法取缔，进而优化整个采煤过程，实现整体质量与效能的提升。

4 结语

在煤矿机械的数控技术参与下，通过现代程序化的计算机操作控制，并制定自动化的系统操作与管理模式，能更好的服务煤矿企业的整体发展，因此，通过现代技术的整体融入，能为煤矿机械的数控技术进行不断创新研究，为煤矿企业的整体效益提升注入更大的力量源泉。

参考文献

[1]朱维章.对沈阳数控技术及产业发展的回顾与思考[J].辽宁经济职业技术学院学报，2005（3）：5-6.

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随着经济的逐渐发展和科技的日益进步，机械制造对国家工业生产的发展以及综合国力的提高产生的影响越来越大。而数控技术作为机械制造自动化的关键，将数控技术应用在煤矿机械制造中，在煤矿机械中融入数控技术的整体性能，从而全面提升采矿机的切割速度，大幅度提升其作业效率，同时有效降低采矿的危险性，进而使得煤矿企业的整体生产效率得到有效保证。

1 数控技术的发展状况及其特点

1.1 数控技术的发展进程

数控技术在整体运行上，主要经历五个发展进程，由最早的电子管数控，到后来的晶体管数控，以及中小规模IC数控，再到小型计算机数控，及至现在的微处理器数控，数控技术的发展模式一片良好，并通过应用超大集成电路主板和单片机或者PLC处理器，再利用PC专业软件系统机作为核心控制单位，从设备管理及数控系统等多方面实现对总体技术的控制，从而使得数控技术在各个领域的运用效能得到进一步提升。

1.2 分析数控技术的特点

伴随数控技术的逐渐完善，机械设备运行和全面加工进程通过现代化数字信号加以整体控制，利用数控技术的自动化控制，实现对机械设备的自动化处理，从而使得数控技术在煤矿机械中发挥出十分重要的作用。一方面能全面提升煤矿机械设备的功能效率、安全可靠性以及生产质量，另一方面还能将传统制造业全面打破，可以全面完成一般机床难以实现的复杂零件加工处理的工序，并且能够将加工工艺的整体参数加以全面改善，提高产品的生产效率。此外，利用数控技术的模块化标准工具，还能节省换刀和安装时间，有效提升设备的运行效率；同时，当前数控技术与计算机的配合更加完美，从而充分起到辅助煤矿机械现代化设计的作用。

2 数控技术在煤矿机械制造中的应用

2.1 数控技术在煤矿机械运行中存在的不足

首先，在数控技术与煤矿机械的运转过程中，由于对专业没有太高的要求，导致数控技术与机械融合的管理机制不够系统化，从而出现管理紊乱、设备磨损偏大以及运行效能不足等缺陷。此外，在维修和检测电路板时，因为规模管理不够严格，导致产品制造精度达不到要求，从而令数控技术加工工艺整体相对落后。其次，对数控技术融入煤矿机械的运转方面，未能将系统的工艺性体现出来；对煤矿机械运行状况的掌握不够统一；对于质量方面，在整体技术的应用上，没有形成工艺性能的全面指导，导致数控技术与机械运转出现不配套的现象，从而对企业整体效能产生影响。

2.2 在采煤机制造方面应用数控技术

伴随采煤机生产技术的日益发展创新，传统机械加工的仿形法逐渐被当前的数控气割所取代，在采煤机叶片及滚筒下料过程中采用龙骨板程序，对套料的选用方案起着很好的优化作用，令其切割速度快和质量可靠的优点得到充分的发挥。利用数控技术，还能直接割掉部分零件的焊接坡口，从而有效提高采煤机的加工效率。将数控技术应用在采煤机的切削加工方面，可以完成对复杂形状以及高精度要求的零件的加工。

在完成采煤机浮动油封结构的加工时，由于该部位要求内环凸曲面与外环凹曲面密封圈处拥有相等的压缩量，因此，必须保证两接触面的接触均匀。也就是说，浮动油封结构的密封可靠性，直接受到内外环凹凸曲面加工精度的影响。而采用数控机床对内外环凹凸曲面进行编程加工，则很好地满足两曲面的加工精度，从而有效保证浮动油封的密封可靠性。

2.3 在煤矿机械制造中应用数控技术对高目标的要求

在当前市场竞争日趋激烈的背景下，将先进的数控技术应用于煤矿机械设备开采之中，对于提高煤矿企业的整体效益具有十分重要的作用。作为煤矿企业，应当从寻求技术创新、提升企业人员素质、提高设备质量等多方面加以整体控制。在此过程中，企业的数字化程度高低对企业的工业化水平及整体竞争力起着决定性的作用，所以，应当依据设置图纸要求，从机床零部件的精度、数量以及热处理性能等方面加以分析，合理选择符合标准的机床以及相应的生产模式。

由于数控加工机床要建立在煤矿机械设备基础之上，所以，为了满足工程的整体需要，可以在充分参照现有的多种型号加工机床后，将普通加工机床与数控技术相融合，形成一种加工质量稳定、整体性能良好的新型生产模式。同时，还可基于煤矿企业掌握数控技术的深浅，通过对当前普通机床加以深入分析，然后充分结合现有资源，对国产或者国外进口的数控技术进行整体改造，从而形成一种新型的操作简便、投资较少的数控技术，以便能有效完成更为复杂的生产制造过程。

2.4 在煤矿机械制造中应用数控技术所体现的整体优势

由于采煤企业受到外部环境如机械种类以及先进设备等的影响，提高采煤的开采技术及安全模式，应用不同的开采方式，在提升采煤企业整体效能方面具有不同的效果。故而，鉴于数控技术的先进性，将数控技术应用于煤矿机械制造之中，在制造毛坯、焊接以及单件下料的过程中，应用数控技术，对采煤过程中的切割技术（如对采煤机叶片及滚筒的数字控制）加以有效控制，将传统的仿形法打破，利用先进的数控机床叶片，实现切割范围更加精准、切割速度更加快速的操作，从而进一步提高采煤量，提升采煤的整体效益。此外，利用数控技术，还能有效避免发生安全事故，使得煤矿企业的市场竞争力得到进一步提高。

2.5 智能化网络操控技术的应用

将现代数控技术应用于煤矿机械设备之中，利用数控设备的智能化、精确化和网络化，实现对煤矿机械制造整体的管控，可以有效提高机械设备的全体采煤效率以及保证工作过程的安全性。

综合煤矿机械详细的操作进程，利用计算机操作系统，将程序代码输入计算机中并加以详尽处理，通过计算机对产品制作操作的动作加以精确计算，有效提高煤矿机械制造的加工效率。在采煤时，可以利用数控技术的终端处理体系对系统的漏洞加以检测并示警，然后自发进行处理，从而保证采矿机械的正常运转。

3 结束语

将计算机技术、机械制造技术、自动控制、电气自动化以及精密测量等多种技术加以综合而发展起来的数控技术，在采煤机制造时，能够有效保证采煤机浮动油封结构内外环接触面的加工精度以及行星架等分孔的等分精度和每行孔的同轴度等，不仅能提高采煤机的加工精度，还能有效提高其加工效率。并且通过充分参照现有的多种型号加工机床的前提下，对国产或者国外进口的数控技术进行整体改造，形成一种新型数控技术，从而在煤矿机械制造中完成对全体生产线的有效控制，充分保证煤矿企业的整体采煤量及加工效率。

参考文献

[1]牛曙光，李秀云.数控技术在煤矿机械中的应用[J].煤矿机械，2004（5）：123-125.

[2]崔婧.浅析机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用[J].都市家教（下半月），2011（5）：199-200.

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.177

0 引言

现阶段，我国工业领域取得了很大的进步和发展，各种新型的工业生产技术也相继运用而生，尤其是机电一体化数控技术的出现，不仅完善了传统人工生产的弊端，节约了人工投入成本，也简化了机械设备的运行操作流程，使其在使用过程中，更为方便、更为灵活。同时，通过机电一体化数控技术的应用，煤矿机械也实现了信息化、科技化的使用功能，使其运行效率和运行效果都能获得良好的提升，为煤矿机械企业的长期发展奠定了有利的基础。

1 机电一体化数控技术在煤矿机械综合运行过程中的具体应用

据相关调查研究发现，我国煤矿企业在进行煤炭开采过程中，通常都会运用大型的电牵引采煤机设备来进行开采工作，而这些大型采煤设备在使用时，往往会增加很大的运行功率。所以，在牵引性能方面还是要遵循传统液压牵引技术原则，并在大倾角煤层采挖工作中大力引入机电一体化数控技术。这样才能从根本上完善电牵引采煤机械设备的工作性能，使其作业难度得到较大的缓解，减轻开采人员的工作任务，进而使机械设备在实际操作运行中，更为安全、更为灵活。另外，通过运用机电一体化数控技术，也帮助技术人员对机械设备的维护和保养提供了便利的处理途径，由此可见，机电一体化数控技术在煤矿机械中的运用，有着至关重要的作用，其不仅满足了当下煤矿企业的发展需求，也为煤矿机械的广泛运用指引了正确的发展方向。

2 机电一体化数控技术在机械设备提升与运输中的具体应用

在煤矿作业开采过程中，最重要的作业环节就是提升与运输，通过运用机电一体化数控技术，不但有效提高了相关机械设备的运行效率，还可以使矿井提升及带式输送机设备得到全面的改进和升级，使之成为信息化、科学化的煤矿机械，从而实现全自动运行与控制目标。由此可见，对煤矿机械设备结构进行整体优化，对煤矿事业的稳定性发展有着很实际的意义，因为，在现阶段的煤矿采掘运输过程中，最关键的机械设备就是带式输送机，其具备良好的使用性能、先进的自动化系统及较强的传输运送量，因此，机电一体化数控技术在机械设备提升与运输中的应用是当前各煤矿企业势在必行的发展手段。

3 机电一体化数控技术在机械设备安全生产运行中的具体应用

一般情况下，煤矿机械设备在运行过程中都会存在很大的技术风险，所以，在实际作业现场，相关工作人员都要利用高科技的技术手段，对每一作业环节中机械设备的运行情况，进行实时的监测，这样才能使其相关运行参数达到一定的科学性和准确性，以免发生故障问题，影响设备的正常使用。因此，将煤矿机械设备与机电一体化数控技术有效融合，可充分运用系统的监测、收集分析及诊断等功能，对煤矿开采作业中存在的一切安全风险进行实时的跟踪和管控。然而，在运用自动化监测系统时，一定要注意其监测质量，使工作人员在任何作业环境中都能灵活的运用。因为自动检测系统主要是利用机电一体化数控技术，使其与系统主机内的数据库相连接，所以，只要通过计算机技术和数据通信技术，就可将煤矿机械设备设定成同步运行模式，并选用专业的数据通信接口，对煤矿开采的全过程进行实时的监测和了解，一旦发现煤矿机械设备或地质条件存在安全隐患，系统就会自动发出报警提示，以便于相关技术人员通过专业控制软件就可对系统自动采集的信息资料进行有效的分析和评估，从而实现煤矿机械的一体化操作功能。

4 机电一体化数控技术在煤矿机械掘进过程中的具体应用

目前，在煤矿机械设备掘进过程中，最为关键的技术手段就是机电一体化数控技术的应用。而大多数煤矿企业在进行掘进工作时，都会涉及到多种先进的掘金设备，如：隔爆型压扣控制按钮、木质安全型操作箱、隔爆兼木质安全型开关箱、隔爆照明灯、隔爆型掘进机、三相异步动机及GJC4低浓度甲烷传感器等设备，因此，这些设备通过与机电一体化数控技术的有效融合，不尽完善了设备的所有使用性能，使其维护和管理工作得到有效的提升，而且也极大地减轻了作业人员的开采负担，降低了开采工作的难度，使其在工作时更为便捷、更为轻快。然而，尽管机电一体化数控技术在煤矿机械中的运用取得了显著的成绩，但是仍存在很多缺陷和不足。如最为突出的问题就是，大多数机电一体化 数控系统的应用模式都十分单一，因此，为了更好的保证机械设备的安全运行，使其满足当下采矿技术的多元化发展需求，技术人员就要对现有的机电一体化数控技术进行完善和改进，使之成为具有人机交互功能的现代化采矿作业机械设备，另外，相关企业还要大力引进国外的开采技术，增大资金投入力度，不断的使用新的控制技术和生产工艺，使一体化数控技术在地质勘察以及矿物选择方面也能很好的发挥优势，最大化提高煤矿开采作业的工作效率。此外，相关技术人员还要注重机电一体化数控技术研究，提高整体作业人员的操作技术水平和作业素质，并定期开展开采技术培训活动，完善机电一体化数控技术在煤矿机械设备运行中的操作流程，使该技术在我国煤矿开采作业方面得到长期、稳定的发展。

5 结束语

综上所述，机电一体化技术是新时期的一种科技产物，目前，在

我国煤矿开采作业方面得到广泛的推广和使用，并取得了十分显著的成绩，随着近年来人们对矿物质需求的不断增加，机电一体化数控技术在煤矿机械设备使用过程中的应用也在不断成熟和完善，不仅创新出新的开采工艺和开采技术，也在一定程度上增大了煤矿企业的资金投入力度，大力引进先进的开采设备，为实现煤矿开采的智能化、信息化发展目标创造了良好的条件。

参考文献：

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煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机械的各种性能,如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维护等。中国

煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。

煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,使用寿命长;具有较好的经济性,即高的技术价格比和低的制造与使用成本;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。

一、机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。

机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。目前机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能:

（1）在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用plc控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。

（2）节能降耗,提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、plc控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。

（3）自动化或半自动化程度的提高

煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国marco公司合作生产的pm31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。中国

转贴于中国

二、机械制造中数控技术的应用

1、煤矿机械

现代采煤机开发速度快、品种多，都是小批量的生产，各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件，传统机械加工难以实现单件的下料问题，而使用数控气割，代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料，从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势，一些零件的焊接坡口可直接割出，这样大大提高了生产效率。同时，数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。中国

2、机床设备

机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。

在机械制造业中，数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧，传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大，产品交货质量和成本要求的提高，要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力，就需要我们能利用现代数控技术的灵活性，最大限度的应用于机械制造行业。

参考文献：

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近几年，随着科学的发展和进步，机电一体化的相关技术得到了一定的改进和创新，许多新的技术被应用到社会生产中，为各个领域的生产和发展带来了一定的推动作用。在煤矿开采领域，机电一体化技术的应用完善了煤矿机械的性能，提高了煤矿开采的效率以及提取煤炭的质量等。此外，还能够促进相关机械的不断完善和改进，为整个机械行业发展带来一定的促进作用。因此，有必要对机电一体化的有效运用进行研究和探讨。

1机电一体化概述

1.1机电一体化技术简单来说，机电一体化就是各项功能的综合。但实质上，机电一体化并不能仅仅用机械替代人工，或以综合技能的方法来表示。机电一体化的关键在于将机械装置的相关技能与互联网掌控技术相结合，从量的发展实现了质的转变，使得机械操作不再是简单的人力控制。这一发现不仅为社会发展带来了巨大的推动力量，还促使机械设备的生产制造行业大大提升了速度和效率，促进其实力增长。在煤矿开采行业中，涉及到了包括煤矿人员的人身安全、煤矿作业的质量提升、煤矿作业的安全性等，为这一行业的发展和进步提供了关键的技术支持。1.2机电一体化技术在煤矿机械中运用的作用机电一体化在煤矿作业应用的意义，主要体现在其独有的技术优势和科技优势两个方面。这些结合了计算机技术实现掌控的操作技术，在很大程度上减轻了煤矿作业过程中的人员需要，解放了劳动力，在降低了人力成本的同时，有效提升了煤矿作业的效率。一方面，新技术的使用使煤矿作业的工作质量得到提升，促使企业竞争实力增长。另一方面，不仅在一定程度上减少了人力需要，降低了经济成本，获得更大的利润空间。对新技术的应用和支持，还能够帮助企业树立科学的的企业形象，有助于企业成为行业发展的标杆，进而促使其软实力的提升。1.3煤矿机械中机电一体化的特征煤矿机械中机电一体化的特征主要包含3个内容。一是实现了远程掌控和智能管理，在新技术的应用下，煤矿中的相关机械和设备能够与管理系统和控制中心紧密相连，强化了对重要设备的日常管理和控制。二是机械的智能程度更高，借助计算机实现的机械控制，效率更高，能动性也更强。同时，还在一定程度上避免了人力操作产生的失误，提高了作业效率以及对设备的管理、维护效率。三是能源消耗的降低，通过计算机实现的设备掌控使得传统的许多装置和设备不再被需要，这在很大程度上节省了这部分设备的能源消耗，提升了作业的经济性，有效降低了能源消耗。

2机电一体化在煤矿机械中的运用

2.1在线监控、自动报警以及故障诊断在线监控是指通过机电一体化技术，实现对煤矿作业的日常监控和管理，包括其中的电动机、供油设备、传动系统等。并且，监控系统能够根据监控情况，即设备的实际状态进行数据保存。在面临突发事故时，监控系统能够进行自动报警，向管理人员发出警示并发送设备的实际位置。这在很大程度上降低了工作人员的工作量和工作困难程度，提高了煤矿设备的日常维护效率。并且能够在事故发生时尽快通知管理人员，以尽可能地降低经济损失。此外，该技术对煤矿设备的故障诊断也是重要的运用方式，通过其进行故障诊断能够尽快得知故障原因，以采取相应的应急措施，在最快的时间内恢复生产。2.2在煤矿机械综合采矿方面的应用现阶段，机电一体化在煤矿综合作业方面的应用，主要体现在电牵引采煤机的使用，这一机械技术是机械技术与数字掌控结合的典型案例。从近几年的发展情况来看，这一技术的牵引能力已经较为完善和健全，与其他牵引方式相比，这一技术的先进性和科学性十分明显，主要体现在其数控能力方面。借助电力实现的牵引功率更大，能够满足大倾角的作业要求，提升作业速度。同时，在综合采矿方面，这一技术的应用优势较多，包括较强的灵敏度、更长的使用年限等。机电一体化技术的应用，使得煤矿机械的工作效率更高，新技术的应用还促进了煤矿机械的进一步发展和完善。2.3在提升煤矿运输能力方面的应用煤矿运输能力的稳定和提升，是保证煤矿作业能够正常开展的重要条件，煤矿作业的效率对整个开采工程的效率都有着直接的影响。机电一体化在这一方面的应用主要体现在两个方面，即矿井提升设备和带式传输设备。其中，矿井提升设备能够充分满足新环境下煤矿作业对效率的要求，达到了煤矿作业的提升目标。内装式提升设备的一体化的实现则是这一技术应用的主要表现，使得设备结构得到有效简化，并将滚筒与驱动相连，这使得机械设备的安全性得到了有效提升。而带式传输设备是目前在煤矿作业中应用较为广泛的机械，自动化程度高，具有较强的可靠性，为煤矿作业的高效化提供了充足的技术支持。2.4在煤矿机械安全运行方面的应用煤矿作业涉及到的机械设备与人力都比较多，作业的技术性和安全性要求都较高，因此需要高效的安全监控体系的保障。科学性更强、效率更高的监控体系，能够在很大程度上保障煤矿作业的安全，避免部分安全事故的发生。一般来说，在煤矿作业过程中，对监控设备的要求都比较高，在保证系统能够正常运行的基础上，还要保证系统与相关人员之间的正常联系。将机电一体化技术运用到煤矿设备的安全方面，将监控系统与控制中心的数据库有效连接，再在局域网内部实现同步，即可利用专业的通信设备实现全面的监控工作。此外，借助专业的分析软件，还能够实现对数据的分析和整合，进而为监控体系的发展提供充分的技术和数据支持。2.5在煤矿机械其他方面的应用在其他方面的运用包括电力供应设备在内的机械。一般来说，煤矿作业对电力的需求是最大功率的要求，对机械的本身质量和供电能力都有着严格的要求，还要求能够保证设备的正常运行及其安全性。针对这类情况，在作业过程中，需在考虑实际状况的基础上，选择相适应的开采技术，以最大程度上降低机械损耗和电力消耗，进而达到提升作业效率的目标。另外，对其进行补偿是必要的措施，微机保护开关是应用范围较大的一类机械，其功能较为齐全，还能够在一定程度上为煤矿作业提供便利，具有一定的可推广性。

3结语

机电一体数控技术在煤矿机械中的运用有着关键的意义，这一技术的实验与煤矿作业的效率、安全程度等都有着直接的关系。目前，随着我国的科学技术和科研能力的逐渐提升，机电一体化技术在不断被运用的同时，实现了进一步的发展和创新，为煤矿作业供了重要的推动力，使我国的煤矿行业加快了发展速度。

参考文献

[1]张磊.机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用研究[J].机械研究与应用,2015(6):168-169.

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阳煤五矿主斜井担负西北翼采区和中央采区的提升任务，主斜井运转正常与否直接关系到原煤生产任务的完成，旧电控系统由于设备陈旧已无法满足生产的需要,必须进行技术改造。技术参数为：输送长度：1140m；设计输送能力：1340t/h；实际输送能力：1020t/h；带宽：1400mm；

1、原电控存在问题

1.1 控制回路因长期使用，常出现误动作（见下表）：2008年因继电器故障造成停车40个小时。

日期 故障原因 误时

2.13 继电器触点氧化，接触不良，接触器不吸合 2.5小时

3.10 4J（给煤机闭锁）继电器触点粘连，机尾堆煤 10小时

6.21 液压站过压保护失灵油管破 12小时

7.19 给定继电器坏 8小时

9.23 故障继电器接点氧化，无输出，无法起车 4.5小时

11.12 风机控制继电器烧坏 3小时

1.2、调节回路采用电子线路板，原板厂家已无法找到，无备用线路板，且旧的电子线路板元件老化，特性不稳定，需要经常调整；2009年春节就因为速调中二极管击穿，无备用板而造成停产24个小时。

1.3、由于人为因素，往往脉冲调整不齐而造成特性变软；可控硅特性差，关闭不严，用卡流表卡硅整流装置输出端有50A的漏电流；一次侧电流严重不平衡，A、B相电流相差50A，负荷稍大，就会出现过流跳开关。

1.4、主控回路采用单个可控硅12脉冲控制，一台电机配两个硅整流装置，由于调节回路调整脉冲不齐，造成整体特性软，无法运输大煤量，1000t/h的运输量就会出现压带现象，根本无法满足现在的生产需要；且可控硅的特性易突然变差，造成互相击穿现象。

1.5、控制回路由于采用继电器控制，每起车一次，需要按五个按钮，操作繁琐。

1.6、高压回路由于原设计的不合理，无法实现真正的双回路供电，且各个高压柜采用油开关，开关频繁，需要经常换油。

1.7、皮带保护系统与电控不匹配，停车不便。

1.8、无法实现实时监控。

2、技术改造方案

2.1 主控系统。主控系统是胶带运输机控制系统的核心，它担负整个系统的工艺控制、监视功能，可以对发出的操作命令进行判断、处理，给出相应的控制命令和给定信号来控制6RA70装置以实现其功能。主控系统采用西门子S7-300PLC可编程控制器两套，一套控制，另一套监控；工艺过程为――液压――冷却系统――励磁――启动；实现高速运行和低速验带功能，设定高速为2m/s-4m/s，低速为0-2m/s；为防止压带事故发生，特设定3m/s停给煤机功能；安装完善的皮带保护接口，和皮带综合保护匹配，当发生断带、跑偏、堆煤、烟雾、沿线禁起等故障时，能自动紧急停车；当发生危及人身、设备时需要紧急停车，按下急停按钮，立即紧急停车。

2.2 驱动系统。选用Siemens6RA70传动装置为全数字式调速系统，为保证一台电机有故障的情况下不停产，确定采用三台西门子原装6RA70直流调速装置，三台装置组成主从式并联方式。由Siemens 6RA70装置中的点对点（Peer To Peer）数据通信功能完成上下部分Siemens 6RA70全数字式变流调速装置主从式并联系统之间的数据通信功能，图中虚框内为软件组态编程形成的逻辑示意图，它完成整个传动系统的完整功能；外部速度给定值由S7-300 PLC装置给出；工作方式通过操作台上的按钮选择，由装置中的软件自动切换。

励磁部分采用原有的调压器外加简单的三相全控桥的方式，三台电机采用串联型式，避免断线缺励现象，四种工作方式转换时，只要合上相应的刀开关即可短接需停电机的励磁，调整到合适的电流即可。

2.3 联线。为使信号联线简单可靠，采用西门子S7-300 CPU与西门子6RA70之间的ProfiBus-CP总线通信技术；S7-300 CPU与DP-I/O之间的ProfiBus-DP总线通信技术。既减少了电气联线，又提高了系统的可靠性，因ProfiBus总线具有断线检测功能，ProfiBus总线断线时，将发生故障报警，使系统安全停车。

2.4 实时监控。由Siemens WinCC组成人机界面，完成对工艺参数设定、工艺过程监视的工作。

3、改造后效果

3.1 安装简单、方便，便于维护。

3.2 由于PLC S7-300采用模块化设计，易于实现分布式的配置，减少安装和调试时的时间和费用；其强大的CPU和超大的内存容量可以集成新的功能；外部的无触点，提高了其使用寿命。

3.3 整套的全数字化6RA70变流调速装置，减少了控制柜之间的连线，提高了系统的抗干扰性。

3.4 6RA70变流调速装置其动态参数、静态参数是靠算法实现的，而不是靠元器件特性和人为经验实现的，因此不受人为因素、温度、电流、电压等外部物理因素影响；三相电流完全平衡，使整个系统特性变强，现在每小时运输量已提高到1430吨，满足了现在五矿的生产需要。

3.5 6RA70变流调速装置具有E-Stop功能，可以安全地切断与传动系统无关的半导体器件和微处理器实现紧急安全断电。

3.6 实现了断油、欠压保护。

3.7 简捷的接线，便于查找故障。

3.8查找故障时，只要通过在计算机上查找PLC程序即可找到。

3.9 操作简单，只要按下按钮，系统就按工艺过程自动操作。

4、效益测定

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为了在煤矿机械数控宏程序过程中有效重用各类零件资源，提出从设计活动的角度对煤矿机械产品数控宏程序过程进行建模，并给出了数控宏程序过程建模的框架结构。计算机在全球范围内的运用，推动了人力资源网络信息化系统的迅猛发展，这一阶段，信息化技术也不断成熟，其优点是可以对企业环境下的复杂人力资源条件进行综合考虑。但随着信息技术的飞速发展，数控宏程序技术逐渐渗透到现实，也使人对环境的感知建模。如今，人力资源信息技术越来越成熟，虚拟现实技术的仿真建模，对煤矿机械产品的数控宏程序的图像，人们甚至可以通过信息网络模型有身临其境的感觉，此外，随着三维属性在制造领域中的应用，先进的制造技术和固有的实时交互功能，数控宏程序技术的发展起到了很大的作用，使虚拟现实技术更具有生命力的煤矿机械产品设计。

1 关于数控宏程序技术

1.1 我国数控宏程序技术研究历程

从过去几十年的研究历史可以看出，我们可以以数控宏程序技术的研究在我国分为四个阶段：上世纪六十年代以前，由于中国的内部问题以及战争，促使煤矿机械和电子技术的集成处理系统，这也使得我们的国家在这个问题上的数控宏程序产品的发展，在很大程度上是自我发展的水平，这也导致了我国发展自己的技术限制，已开发成功的产品难以获得大范围，导致下一个努力工作得到进一步发展；七十年代初，受的世界飞速的传播与发展，计算机通信控制技术使中国的数控宏程序产品的发展提供良好的外部技术基础。例如，技术的发展和国际大规模集成电路，计算机，研究我国数控宏程序技术以外部物质条件。第三阶段始于九十年代初，由于光学技术的渗透，微加工技术，新型数控宏程序技术越来越多地开始出现，最后的决定数控宏程序技术是向智能化方向发展。

1.2 数控宏程序技术概述

目前最先进的数控宏程序技术具有非常强大的控制功能，基于主菜单和数控宏程序技术的有机结合与源函数，通过智能软件技术与微电子技术，引进和彼此结合的多个领域，相互渗透，从而给新兴的数控宏程序带来了强烈的生命力。但在这一过程中，也可能面临多项技术的简单的、不集中的相加，这也给当前数控宏程序产生了不少困难。研究发现，数控宏程序技术在信息、计算机、煤矿机械加工、微电子技术等领域中可以寻求到最佳匹配。现在的数控宏程序产品的发展是一个系统，智能化和小型化，确保煤矿机械加工的同事数控宏程序技术的使用，能够很好地满足煤矿安全生产的要求，劳动强度和最终的救援人员，有效改善矿区生态环境，以实现节约生产能耗的可持续发展目标。

1.3 煤矿机械加工中数控宏程序产品

伴随着全球资源日益紧缺，各国对能源问题的越来越关注，煤矿作为我国战略资源不可或缺的成员，其开采的重要性可见一斑。如今，伴随着越来越先进的数控宏程序产品应用到煤矿机械加工中来，煤矿企业的开采效益越来越高。如今，以计算机控制为主的国产供电设备、提升机、电牵引采煤机、掘进机和输送机等煤矿机械加工都具备了全程监控、自动报警、图景扫描、信息控制等先进功能。这使得在我国的煤矿机械加工管理工作中，数控宏程序产品的应用尤为广泛，也确保了煤矿开采工作中的高安全性、高效益性与高技术性。

2 煤矿机械产品的数控宏程序与生产流程的协同策略

数控宏程序策略以关系型产品模型和与之相适应的产品信息管理系统以及基于实例推理的智能技术为主要手段，特别强调对企业产品信息的标准化、规范化重组，通过对企业现有成熟产品的变型再设计，使企业的宝贵信息资源得到尽可能多的重用，从而达到以快交货、高质量、低成本和重环保的快速回应竞争策略去赢得市场的目的。

2.1 零件分类及其变型模式

煤矿机械产品零件通常都是大规模定制生产，这就必须在保证零件资源特性的基础上，满足不同客户、不同功能的需求，在煤矿机械产品一般由标准件、通用件与定制件三类组成零件。不同类型的零件，其数控宏程序的模式当然有有所区别，就如下图所示。需要指出的是，在煤矿机械产品的数控宏程序阶段，首先应该保证通用件的变型可以记住已有实例做出取代变型模型，并且在不具备重用条件或已有实例难以满足变型需求的条件下，零件变型主模型就必须通过参数化变型得到满足煤矿机械产品定制的需求。

2.2 以CAD系统作为快速数控宏程序产品信息工具

计算机辅助设计，计算机辅助设计的英文名称，通常被称为AutoCAD，是设计过程中的计算机及其设备来帮助设计师工作时使用，使用它的画，抬高的过程，可以很简单按照各部分的大小、模式进行绘图，最终依据准确的命令完成煤矿机械的设计。由平面和高程AutoCAD绘制，不仅能准确反映设计者的意图，但也产生的三维模型，根据图纸定义颜色，在很大程度上弥补空隙的设计与施工。当然，AutoCAD绘制出来的图形具有一些不可避免的问题，所以在设计部门经常使用PS图象处理软件绘制效果的水平。在煤矿机械产品的数控宏程序开发中，利用几何数据模型和属性数据模型可建立煤矿机械产品的变型模型。

2.3 煤矿机械几何数据模型

在煤矿机械产品的数控宏程序中，不但要对产品固有的生产属性进行数据化管理，而且将各个数据之间的层次分布关系整理清楚。所以说，数控宏程序模型既包含了煤矿机械生产属性信息，同时也包括了零件图形信息。零件图形信息可以准确描述煤矿机械零件的各个尺寸大小，这一系列工作在CAD技术可以得到很好的表示；而煤矿机械产品属性信息数据量非常庞大，它采集了煤矿机械中大量的零件特征，不仅能够对生产煤矿机械零件实施信息化操控，还能对数控宏程序过程等进行全程监控，反映在几何数据模型中，这些数控宏程序工作都是由几何图形表示，他们都是点、线、面的对象集合，而且通过这些地物可以组合成为矿区环境下的所有煤矿机械产品，并分别具有各自的属性特征与几何特征。几何特征我们可以通过系统下的点线位置表达，属性特征则依据不同地物的分属类型进行层次归类。根据前面的介绍我们知道，由于煤矿机械产品中各零件都是根据点、线、面的几何集合构成，对象较为复杂，因此有必要对复杂煤矿机械类的属性特征和几何特征作出详细的分类与定义。通常我们都可以将具备集合特征的数据分类为层次数据与几何数据。几何数据则是对煤矿机械形状大小、空间位置及其拓扑关系进行描述表达的基础数据。

2.4 煤矿机械属性数据模型

复杂环境下，属性特征无疑是描述各物体要素特征、形态和分布关系的最直接数据。而煤矿机械产品属性同图形信息关系极其密切。实体对象与图层信息都拥有单向的属性数据。这里首先介绍属性数据与客观数据间的联系。基本属性数据一般可以分成公共属性、独享属性、共名或共值属性、可否传播属性、传值属性和传名属性，共计八种类型。而根据分类和层次关系，我们可以将各属性数据又分做两大类，比如说，煤矿机械产品属性数据主要是由各设备的名称编号、赋予原值、生产状态、地理坐标等构成。此外，煤矿机械产品中属性特征模型的逻辑结构，因为各数据间存在着各式各样的映射关系，如需要提取某种设备状态信息的时候，我们可以进行分层查找，并根据确定设备的地理位置，最终获得该设备的属性信息与图形信息，一举找到和该煤矿机械相关的所有设备信息，很好地满足了煤矿机械产品的数控宏程序的快捷性和简便性。

3 结果评价

以数控宏程序技术为主体的煤矿机械制造与精密加工，除了外形三维的仿真之外，它还能根据所测量出来的原始数据，对煤矿机械零件点的尺寸、高程实施自发计算，并且计算敏捷准确，在相同局域网下同一台客户机上，对传统煤矿机械制造管理系统与本文设计的图形图像处理信息化管理模型同样进行四次漫游操作及四次地图初始化，在检测过程中将Set Interval方法增添到程序中，用以记录地图操作各次回应时间的长短。分段图幅管理不但简单迅速，而且通过数据维护自动更新、表格目录与导线名称检索等方法实施管理，煤矿管理系统的效率明显获得了提高。从整体上看，数控宏程序技术在煤矿机械制造与精密加工管理绘图中的运用得越来越广泛，技术也越来越成熟先进，通过面板中输入的原始数据，可以切实地反映煤矿机械生产的真实状况，它对煤矿机械制造加工系统全过程进行模拟，在建模计算前了解各节点在实际结构中的相对位置及相互关系，提高了煤矿机械制造工艺与精密加工的工作效率。

4 结论

本文阐述了煤矿机械产品的数控宏程序的要求，介绍了数控宏程序的参数化模型，并结合煤矿机械产品的表达模式的数控宏程序分析Flex RIA法。可以是一个很好的产品，传统的煤矿机械性能和实现数据管理通过模型的属性数据，几何数据模型清楚地描述了各种煤矿机械产品零件的分布式层次关系的系统界面、可视化、可操作性强，有利于中国的煤矿机械产品的技术和经济效益，对煤矿机械产品制造技术与生产流程的协同性具有很好的借鉴和指导意义。

[参考文献]

[1] 王 峰，俞新陆；产品级三维参数化设计系统的研究与开发[J]；计算机辅助设计与图形学报；2001，13（11）：1012-1018.

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中图分类号：TD528.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-01

马道头矿井设计生产能力为10 Mt/a，采用斜井开拓方式，在工业场地设主、副斜井。主斜井带式输送机担负全矿煤炭的运输任务，输送机带长3040 m，带速0～5 m/s。电动机电压为10 kV，功率3150 kW，三台工作。

1 电控系统总体技术要求

1.1 系统构成

主斜井带式输送机电控系统包括高压变频调速系统、PLC网络化操作系统、智能上位监控系统、输送机保护系统等。电控系统结构图见图1。地面设置一台工业控制计算机、一台不间断电源及相应的控制软件与信号传输设备，通过网络与输送机机头的嵌入式计算机进行通信。在控制室内设置一台PLC控制柜，完成输送机设备控制设备的远程控制以及采集被控设备的运行状态及相关的模拟量参数，一台嵌入式本安型计算机及多功能控制驱动器，提供沿线的保护以及机尾被控设备的控制，由此两部分组成控制装置。

1.2 系统功能要求

1.2.1 传动系统要求

传动系统采用全数字高压交-直-交变频调速系统，要求能适应相应输送机系统的各种工作情况，变频器的过载能力大于电动机的过载能力，按照预定的速度和工艺要求实现输送机的启动、加速、匀速、减速、停车等运行方式，使输送机具有较高的运行效率。

1.2.2 控制系统要求

系统具有远程集中自动控制、就地自动控制、就地手动控制（检修方式）等多种控制功能。（1）远程集中自动控制：地面工控机作为整个输送机集控系统的控制主站，控制主斜井输送机以及其他设备的开停。（2）就地自动控制：将工作方式设置为就地自动控制时，则输送机的起停直接由本安计算机进行控制，实现一键自动起/停输送机。（3）就地手动控制（检修方式）：将控制机设置“手动”方式时，由本站的PLC控制柜对输送机相关设备进行手动开停控制，手动方式只作为备用方式或检修时使用。

2 主要电控设备的配置

2.1 高压变频调速装置

变频器为西门子6SR4502 10-10-5250 10 kV/260A 5250 kVA高压交-直-交变频调速装置。采用全数字技术矢量控制技术，功率部分采用IGBT的电压源型48脉动交流变频传动装置。单元串联矢量控制正弦波脉宽调制叠波输出，10 kV每相8个单元，17电平。变频器引起的电网谐波电压和谐波电流含量满足IEEE Std 519-1992和GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》对谐波含量的要求。

2.2 监控系统

监控系统选用西门子公司的S7-300可编程控制器，完成以下功能。

（1）通过控制柜触摸屏控制输送机及配套设施（冷却风扇、拉紧装置、减速器、变频器等），可在触摸屏上通过按钮设定操作参数。PLC柜设定输送机运行曲线，并保证变频器同步功能。

（2）状态显示：本安计算机上可动态图形显示输送机状态、主电机状态、制动闸状态；高、低配电柜状态参数显示及监测（合闸、分闸、高压柜电压电流信号）。监测电机、变压器状态。（3）故障指示：本安计算机上实时显示输送机跑偏、闭锁、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水等保护信号。如发现各状态参数异常时可报警。（4）记录和历史查询功能：系统具有操作、开停、故障、运行状态数据的记录和查询功能。（5）沿线闭锁位置显示。（6）控制系统可与自动化调度网联网，实现在矿调度室对输送机的监控。

3 结语

该电控系统已调试完毕，投入运行。经实践证明，本电控系统实现了输送机力矩响应速度快，控制精确系统可靠性高、操作简单、运行稳定，为煤矿创造了较大的经济效益，具有较高的推广价值。

参考文献

[1] 天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[M].2版.北京：机械工业出版社，2006.

[2] 王新伟，软启动在带式输送机中的应

用[J].矿山机械，2005（4）.

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孟庄煤矿副井提升机型号为XKT1×2×1.5B-20单滚筒缠绕式提升机；拖动设备选用JRQ148-8 型电机，单机拖动。于2009年进行过技术改造，电控系统更换GBP-H高压变频控制，进一步提高了电控系统的控制性能和可靠性。

一、 原电控系统概况及存在的问题

孟庄煤矿副井提升机原电控系统为TKD型，存在的最主要问题是：

①提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能差，经常造成停车位置不准确；

②提升机频繁的起动、调速和制动，在转子外电路所串金属电阻上产生相当大的功耗，消耗电能造成能源浪费，金属电阻发热严重导致工作环境温度升高，设备老化加快。

③系统功率因数低，电阻分级切换，采用有级调速，启动电流及切换电流冲击大，设备运行不平稳，引起电气及机械冲击；容易掉道，故障率高；

④控制线路复杂，工作稳定性和可靠性差，缺乏故障诊断功能，排查故障困难，接触器频繁投切，电弧烧伤触点，影响接触器的寿命，设备维修成本较高；

⑤ 该系统的电气控制部分均采用板式结构、高压接触器室，空间体积大、运行噪声高，且所有接线端柱在外，对运行安全造成极大的威胁。

⑥整个控制过程完全依赖工作人员的主观控制，存在安全隐患。

二、 技术改造原则与方案

2.1 技术改造总原则

目前，国内矿用提升机调速系统有直流调速系统和交流调速系统两种。

以晶闸管整流设备为基础的直流调速系统的谐波污染严重，功率因数低，如采用直流调速系统，需将现有提升电机更换为直流电机，相应增加改造成本，而直流电机较交流电机故障率高，维护工作量大且费用高。因此，对电控调速系统进行改造升级不建议采用直流调速系统。

以高压变频器结合PLC为核心的交流调速技术已比较成熟且在部分单位取得了较好的运行效果，可实现正转、反转、牵引、电制动等功能，完全满足提升所需要的四象限运行的负载调速需要。

最后决定采用GBP-H高压变频器交流控制方案。

2.2 技术改造方案

技术改造方案具体内容为：将原有的转子串电阻的调速方式改为变频变压的调速方式，采用专用高压变频器实现。

首先，为保证供电可靠性更换两台电源柜，采用了森源的V-12型断路器、和南自的电机综合保护器，为新电控的安全运行又增加了安全保障。

然后，将原电控拆除换成了GBP-H高压变频设备，GBP-H高压变频调速柜由移相隔离变压器柜、功率单元柜和控制柜三部分组成。变频器采用先进的功率单元串联叠波技术、矢量控制技术、有源逆变能量回馈技术，可靠性高、性能优越、操作简便。可实现四象限运行、带能量反馈、动态响应快、低速运行转矩大的电动机驱动特性。

三、工作原理

3.1主电路

GBP系列高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。GBP系列变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用当今变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。

变压器原边输入为变频器相应电压等级电压，Y形接法；副边绕组数量依变频器电压等级及整机结构而定，采用延边三角形接法，为每个功率单元提供三相电源输入。

为了最大限度地抑制输入侧谐波含量，同一相的副边绕组通过延边三角形接法移相，绕组间的相位差由下式计算：

60º

移相角度= ――――――

每相单元数

由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差，从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，所以GBP系列变频器输入电流的总谐波含量（THD）远小于国家标准5%的要求，并且能保持接近1的输入功率因数。图3.1.1为6kV系列（每相六单元串联）输入电流实录波形，几近完美的正弦波。

图3.1.1输入电流波形

变频器输出是将多个三相输入、单相输出的低压功率单元串联叠波得到，表1列出了GBP系列变频器功率单元配置。

表1：GBP-H系列变频器功率单元配置

相输出Y接，中性点悬浮，得到驱动电机所需的可变频三相高压电源。图3.1.2为6kV变频器系列的电压叠加示意图。

图3.1.2 GBP-H-6kV电压叠加图

图3.1.2为六个580VAC功率单元串联时，每个功率单元输出的电压波形及其串联后输出的相电压波形示意图，可以得到6～0～-6共13个不同的电平。增加电平的同时，每个电平的电压值大为降低，从而减小了dv/dt对电机绝缘的破坏，并大大削弱了输出电压的谐波含量，图3.1.3为6kV六单元变频器输出的Uab线电压波形实录图。因为电机电感的滤波效果，输出电流波形更优于电压波形，图3.1.4即为输出电流Ia的实录波形图。电压等级数量的增加，大大改善了变频器的输出性能，输出波形几乎接近正弦波。

图3.1.3 输出线电压波形

图3.1.4 输出电流波形

3.2功率单元

四象限功率单元，原理图见图3.2.1，采用通过光纤接收信号，正弦波脉宽调制（PWM）方式，控制Q1～Q4 IGBT的导通和关断，输出单相脉宽调制波形。每个单元仅有三种可能的输出电压状态，当Q1和Q4导通时，L1和L2的输出电压状态为1；当Q2和Q3导通时，L1和L2的输出电压状态为-1；当Q1和Q2或者Q3和Q4导通时，L1和L2的输出电压状态为0。输出电压波形见图3.1.3。

图3.2.1GBP-H系列功率单元主电路图

四象限功率单元与单相限功率单元相比，主要是整流部分的结构组成和原理有所不同，输入电源端R、S、T接电抗器三相输出端，电抗器三相输入接变压器二次线圈的三相低压输出，整流部分既可以为直流环节提供电能，又可以将直流环节多余的电能输送到电网。

3.3控制系统

控制系统由控制器、PLC控制盘和人机界面组成。

控制器由三块光纤板，一块信号板，一块主控板，一块从控板，一块电源板和一块母板组成。光纤板通过光纤线与功率单元传递数据信号，每块光纤板控制一相的所有单元。光纤板周期性向单元发出脉宽调制（PWM）信号或工作模式。单元通过光纤接收其触发指令和状态信号，并在故障时向光纤板发出故障代码信号。

信号板采集变频器的输入输出电压、电流信号，并将模拟信号隔离、滤波和量程转换。转换后的信号用于变频器控制、保护，以及提供给主控板数据采集。

主从控制板采用DSP，完成对电机控制的所有功能，运用正弦波压频控制方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过RS232通讯口与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来自人机界面主控板的参数设置。

人机界面为用户提供友好的操作界面，负责信息处理和与外部的通讯联系，采用了上位机监控而实现变频器的网络化控制，利用上位机可以实现PLC程序更改、运行过程监控。通过主控板和PLC控制盘通讯来的数据，计算出电流、电压、运行频率等运行参数，并实现对电机的过载、过流告警和保护。

PLC控制盘用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理，增强了变频器现场应用的灵活性。

四、性能分析

⑴充分发挥了PLC的数字化、网络化及计算功能，使提升机具有更完善的软硬件保护功能，各主要保护实现双线制。

⑵生产效率进一步提高能，可靠的按系统设计的最短时间加、减速，显著缩短了一次提升时间，提高了生产效率。

⑶提高了功率因数，降低了无功功率。由于采用了先进的隔离移相变压器技术和电压源型IGBT 逆变技术，在克服了传统变频器对电网的谐波干扰的同时，主传动系统的功率因数将由目前的0.89 提高到0.97 以上，大大提高了设备对电网容量资源的利用率，减少了因无功电流引起的线路损耗。

⑷提高系统运行的可靠性、安全性。由于电压和频率均连续可调，电动机的起动电流可得到有效控制，转矩冲击不再存在，明显地减少原有的有级调速系统容易出现的齿轮箱等设备的机械故障。

⑸系统实现自动化提升，单元串联脉宽调制叠波输出，输出波形几近完美的正弦波，不会因为谐波力矩而降低设备使用寿命。提升机系统安全得以提高，系统能自动高精度地按设计的提升速度图控制提升速度，极大地降低了提升机的操纵难度；减速时电力制动自动减速，提升机司机无需再用施闸手段控制提升机减速，自动减速和停车，避免了减速、过卷事故的发生，消除了安全隐患。

五、效果

改造后，新电控系统的安全性能符合《煤矿安全规程》规定，高压变频技术具有良好的节能效果，调速平稳，高效安全，自2009年5月3日投入运行至今，一直运行良好，未发生一起电气安全事故，为矿山的安全稳定提供了有力保证。

篇12

1数控技术定义与特点分析

1.1数控技术的定义

数控技术也叫计算机数控技术，是按照电脑编程实施对机器的控制的方法。数控技术由数字信息化设备与控制运行设备组成，将计算机与机械制造、光机电技术、通讯技术、传感监测技术等科学的融合，大大提高了机械制造的精确度、效率与质量，促进自动化机械制造业的持续发展。1.2数控技术的特点分析

1.2.1统一规格，流水线生产

数控技术采用统一规格模具，由计算机控制机械加工与操作流程，可以实现多道工序同时运行，一次加工，从产品加工到装袋整个过程实行标准化流水线生产，大大简化了制造工艺程序，节省了产品制造时间，同时确保了加工的进度，降低了操作失误的概率，从而实现标准化生产，极大地提升了机械制造的生产效率。

1.2.2参数设置灵活

机械制造对于不同的产品有不同的参数设置有要求，传统的加工工艺需调整大量的参数，工作量大、难度高且耗费时间长。而通过数控技术，在生产过程中只要简单设置电脑数据即可对工艺参数或者产品参数进行调整，从而减少机械制造的时间。另外，参数灵活设置对于新产品的研发及产品的换批加工也有很大的助益。

1.2.3可进行曲面、复杂零件加工

机械制造过程中不可避免会遇到复杂零件加工、曲面形状加工问题，传统的制造工艺在此问题上需要耗费大量精力与时间，而通过数控技术，该问题可以得到轻易的解决。

2数控技术在自动化机械制造中的运用

2.1数控技术运用于工业生产

数控技术应用于现代工业生产，如金属冶炼、印刷造纸、食品加工、药品加工等，生产过程以计算机控制机器操作与加工，实现人机分离，使工人远离恶劣的生产环境。数控自动化机械可以通过标准的程序和操作流程进行自动化、标准化操作，且能够通过自带的传感监测系统对故障与短路现象发出警报信号，大大提高了生产效意及生产安全性。

2.2数控技术运用于汽车制造

数控技术应用于汽车制造业，大大加快了各种复杂汽车零配件的生产速度，保证高质量的同时极大的提高了生产效率，实现了多元化、大批量生产，使汽车制造企业获得可观的效益。另外，得益于数控技术自动化机械制造带来的计算机辅助技术和虚拟现实控制技术的发展，为汽车行业的快速发展带来了巨大动力。

2.3数控技术运用于煤矿机械

煤矿是现代生活的重要能源，而煤矿开采是一项极为危险的生产活动，由于地形地质复杂、环境恶劣等原因，传统的采煤机只能完成小部分工作面的采煤量，采煤批量小、成本高、效率低。如果在采煤机械中引用数控技术，利用数控自动化系统中的气割机械进行切割工作，实现采煤机不同工作面快速的工作，提高采煤数量与质量，降低采煤成本，提升煤矿开采效率，同时降低煤矿事故产生的概率，提高煤矿工人开采煤矿的危险系数。

3如何让数控技术在自动化机械制造中更好地运用

3.1引进国外先进技术，提高数控自动化水平

当前，我国数控技术在自动化机械制造业中得到广泛的运用，数控技术水平在实践中也取得很大的提升；然而与国外先进的技术水平与理念相比，我国的数据技术水平仍然差距很大，在自动化机械制造业的应用实践中，仍然存在许多问题。因此，必须加大数控技术研究的资金投入，积极引进国外先进的理念与技术，参照国外成功的经验，结合我国国情，研究开发出符合我国制造业实际需求的数控技术。

3.2扩大数控实用范围，增强产业化经营效益

当前，我国自动化机械制造业还处于发展的不成熟阶段，产业化水平较低，虽然大部分制造企业已推广使用数控技术，但仍有部分企业处于观望状态。对此，笔者认为有必要将数控技术推广至更多的生产领域。首先，数控技术应落实到具体的生产过程，切实达到减少人力、物力、资源投入，同时提高产出的作用，提升产业效能;其次，应杜绝数控技术被某个行业垄断的现象，使数控技术真正惠及各个生产领域；最后，机械制造企业自身应主动接受先进科学技术的意识，引进先进技术，将数控自动化技术运用到产业生产中，提高产业整体化水平，为我国整体经济的提高做出重要贡献。

3.3培育数控技术人才，加快自动化更新换代

高素质的数控自动化人才队伍是保障数控技术在自动化机械制造中有效运用的关键因素。制造企业应提高对数控技术的认识，加大数控人才培养的投入，对数控技术人员进行培训、考核与选拔，使其达到更高级的数控技术水平，建设高素质的数控人才队伍；另外，在自动化机械制造中，应根据生产力的发展与需要不断更新数控技术。

4结束语

现阶段，数控技术已广泛应用于自动化机械制造业中，如工业生产领域、汽车制造领域、煤矿开采业等，然而实践中，数控技术的运用范围还不够宽广，有待于扩展至更多生产领域，数控技术水平有待于进一步提升，笔者认为可以通过加大数控技术科研开发投入，主动引进国外先进里面与技术，加强数控人才培养等方式推动我国数控技术的进一步推广与运用，促进我国自动化制造业的更快更好的发展。

作者:刘毅 单位:南京技师学院