摘  要  介绍了目前掘进机的电气系统，并针对现代化矿井生产和信息化管理的要求，探讨了近期掘进机电气系统的发展趋势。

关键词  掘进机  电气系统  现代化生产  信息化管理

0          引言

随着我国工业的发展，对能源的需求越来越大，作为我国主要能源之一的煤炭，它的生产必然关系到我国工业化的进程，这就要求煤炭在生产技术和工艺上不断进行改革。生产方式的改革，带动着采掘设备的发展。21世纪是信息化的时代，实现现代化生产和信息化管理需要我们在设备上进行不断地革新。作为煤矿的主要掘进设备——掘进机，必将随着时代的要求而发展。煤炭科学研究总院太原分院和平顶山煤业集团共同研制开发的EBJ-120TP型掘进机是为满足煤炭综采而设计的煤及半煤岩巷中型掘进机，其电气系统采用先进的集中控制和保护手段对设备中各个电气部件进行管理，简化了系统结构，降低了系统故障率。本文以EBJ-120TP型掘进机电气系统为例进行分析。

1          EBJ-120TP型掘进机电气系统

图1所示为EBJ-120TP型掘进机电气系统框图，该系统采用德国SIEMENS公司的S7-200系列PLC作为主控制单元，完成电气系统各单元的启、停以及与生产过程相关联的各种逻辑的集中控制。系统中的保护部分由电子保护器JB1、JB2代替传统的继电器，实现了电动机的过热、过流、过载、缺相以及36V、220V漏电和主回路漏电闭锁等保护。电子保护电路通过电流互感器对回路的实时监控，能够准确地判断相关回路的运行状态，并及时将结果反馈到主控单元PLC中，从而实现相应的电气动作。

图1  EBJ-120TP型掘进机电气系统框图

另外，该系统还选用了SIEMENS公司的TD200显示器作为系统状态显示设备。TD200可以很方便的通过STEP 7-Micro/WIN软件进行编程，无需其它参数复制软件。它通过中文界面向用户显示系统的运行和故障状态，使用户能够及时地了解系统情况，并能够根据显示提供的信息快速地处理系统故障。

2          掘进机电气系统近期发展趋势

为适应现代化生产和信息化管理的要求，保证掘进机的正常生产和工作人员的安全，同时也为工作人员创造尽可能好的工作环境，掘进机电气系统应在现有基础上进行以下几个方面的研究和功能的扩展。

2.1  掘进机安全管理

煤矿井下工作环境恶劣，设备管理相对地面来说难度较大，容易造成管理上的诸多漏洞。如何加强掘进机的管理，保证工人严格按照设备要求进行操作和维护，避免由于不安全操作而造成的安全隐患和经济损失是管理部门关心的问题。为了解决这一问题，可以在掘进机电气控制系统中加设带存储功能的一组模块JY1，见图2。该模块为本安便携式装置，可以由工人携带入井，它一方面可以开启掘进机的密码锁，另一方面可以存储掘进机运行过程中的各种操作、运行状态以及故障信息。在停止工作下班时，将该模块交给管理部门，管理人员可以通过PC以*.xls的形式来再现这些信息，从而使管理部门能够掌握机器的全程操作、运行状况以及故障情况，进而加强对设备的管理工作。

要想实现JY1的功能，需要在原有掘进机电气系统的基础上，加设检测模块JB3，来检测JB1和JB2的输出。关于对JB1和JB2输出的检测有很多方法，例如可以采用载频的形式，也可以采用对输出电压的检测来实现。

下面以输出电压的检测为例说明存储器JY1和JB3的检测关系。在一般情况下，电子保护装置采用开关量作为PLC的输入信号。假设JB1、JB2的输出为4～20mV，如果人为将电子保护装置置位或者拆除时，其输出将会超出这个范围，这时，JB3将检测到的信号反馈到PLC和JY1中，PLC将拒绝进行工作，JY1将记忆在何时进行的这项违规操作。使用时可以根据实际情况选择PLC对操作的干预程度，但JY1可以详细的记录消除该违规操作的时间。当然，由于存储器容量的限制，在实际应用中，可以根据需要选择合适的存储器容量。

图2  存储设备连接框图

2.2  掘进断面监视

现在的掘进机上，由于没有断面监视系统，操作司机很难在操作台上坐着进行操作。当切割头在底部时，司机如果坐在操作台上，根本看不到切割头的准确位置，只能弯着腰一边操作，一边观察，这在很大程度上增加了司机的劳动强度，而且存在一定的位置死角。有的煤矿为了保证巷道的质量，不得不安排两个人来完成这一项工作，即一人操作一人指挥，这样无形之中造成了操作人员的重复配置，增加了劳动力成本。如果加设断面监视系统，不但可以节约我们的劳动力资源，更能够保证掘进巷道的质量。

2.3  掘进机的遥控设备

结合掘进机断面监视的使用，在掘进机的操作方式上，可以实现远距离操作和本机操作的结合，这样在一定程度上改善了工人的工作环境。遥控设备在煤炭科学研究总院太原分院的EBH-132型掘进机上已经使用，并取得了较好的效果。然而，现在的遥控器在功能上还存在一些不足，为了使操作人员能够及时地掌握掘进机的运行状态，应在发射机单发、接收机单接的基础上改进为双向收发功能，使PLC的状态及时反映到遥控设备中来，操作人员能及时了解操作结果和机器的运行状态，这样会使掘进机的远程操作取得更好的效果。

3          结语

随着现代化生产和信息化管理时代的到来，掘进设备中将会融入更多先进的控制和监视手段，本文所阐述的掘进机电气系统近期发展趋势和相应的处理手段，在实际的设计过程中还应根据煤矿井下对电气系统的特殊要求做相应的改进和完善。

煤炭科学研究总院太原分院  张波  郭晓玮