發(fā)布時(shí)間：2017-08-31 11:12

  本文關(guān)鍵詞：綜采工作面集中控制系統(tǒng)的開發(fā)

  更多相關(guān)文章： 綜采工作面 協(xié)同控制 路徑優(yōu)化 自動(dòng)化

【摘要】：本課題來源于山西省科技廳重大專項(xiàng)“全自動(dòng)國產(chǎn)無人綜采工作面技術(shù)裝備研發(fā)”(項(xiàng)目編號(hào):20111101024),是針對煤礦井下綜采設(shè)備普遍采用現(xiàn)場手動(dòng)控制的作業(yè)方式所帶來的生產(chǎn)效率低下、人力成本高、安全隱患、自動(dòng)化程度低等問題而提出的。目前,我國的綜采工作面已經(jīng)普及了機(jī)械化采煤,大部分的綜采設(shè)備均有相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng),可以通過電控方法進(jìn)行操作。但就整個(gè)綜采工作面而言,綜采作業(yè)過程依然離不開人工手動(dòng)操作控制,整體的自動(dòng)化水平較低。人工手動(dòng)操作綜采設(shè)備進(jìn)行作業(yè)的生產(chǎn)方式,不僅操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大,而且會(huì)因誤操作引起安全事故。通過構(gòu)建綜采工作面集中控制平臺(tái),在該平臺(tái)完成對綜采工作面的采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、泵站、順槽皮帶輸送機(jī)和視頻系統(tǒng)等設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制,這在一定程度上可以減少綜采工作面的勞動(dòng)人員數(shù)量,降低因誤操作引起的事故發(fā)生率。因此,開發(fā)綜采工作面集中控制系統(tǒng)對煤礦自動(dòng)化建設(shè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在對古書院礦綜采工作面綜采設(shè)備的機(jī)載控制系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)研的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了綜采工作面的采煤工藝,查閱了國內(nèi)外綜采工作面自動(dòng)化相關(guān)資料和文獻(xiàn),根據(jù)任務(wù)書的要求,確定了綜采工作面集中控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)以工控機(jī)為主控設(shè)備,與機(jī)載控制器共同構(gòu)成二級控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)通過機(jī)載控制器獲取綜采設(shè)備的現(xiàn)場數(shù)據(jù),以實(shí)現(xiàn)對綜采設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測。在充分考慮綜采設(shè)備機(jī)載控制器的通訊方式基礎(chǔ)上,本文采用了TCP/IP的通訊方式,將綜采工作面集中控制系統(tǒng)與采煤機(jī)控制系統(tǒng)、液壓支架電液控制系統(tǒng)和運(yùn)輸三機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)有效地連接起來,可以對采煤機(jī)的位置信息、各電機(jī)的狀態(tài)信息,液壓支架的前后立柱壓力、推鎦位移等狀態(tài)信息,運(yùn)輸三機(jī)的電機(jī)電流和溫度、減速器油位和油溫、冷卻水流量和壓力等狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。綜采工作面集中控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的基礎(chǔ)上,以采煤機(jī)為中心,提出了采煤機(jī)和液壓支架、采煤機(jī)和運(yùn)輸設(shè)備以及采煤機(jī)和視頻系統(tǒng)之間的協(xié)同控制方法。根據(jù)采煤工藝,找到了綜采設(shè)備之間的內(nèi)在動(dòng)作關(guān)系,在工控機(jī)上編寫了協(xié)同控制程序。針對采煤機(jī)記憶截割運(yùn)行軌跡固定,隨著煤層結(jié)構(gòu)的變化,存在采煤機(jī)截割的煤中含煤量不穩(wěn)定的問題,本文采用了遺傳算法對采煤機(jī)截割路徑進(jìn)行優(yōu)化,保證采煤機(jī)在采煤過程中截割的煤的含煤量最高。本文通過小波包分析法,對采煤機(jī)的截割部的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解,提取出采煤機(jī)割煤、割巖和混割的特征量,結(jié)合截割電機(jī)的電流值,最終得到采煤機(jī)的當(dāng)前截割狀態(tài),并得知采煤機(jī)滾筒的調(diào)節(jié)方向;然后根據(jù)采煤機(jī)割煤的約束條件,使用遺傳算法,得到采煤機(jī)滾筒的調(diào)節(jié)量。在實(shí)驗(yàn)室搭建了綜采工作面集中控制系統(tǒng)的測試平臺(tái),實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行結(jié)果表明:綜采工作面集中控制系統(tǒng)可以很好的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)輸設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)與液壓支架電液控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)的通訊連接,在對綜采設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、手動(dòng)控制和自動(dòng)控制時(shí),系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)在1s以內(nèi),通信速率達(dá)到了2Mbps,各子系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中未出現(xiàn)擁堵等現(xiàn)象,集控系統(tǒng)未出現(xiàn)卡頓、司機(jī)等現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：綜采工作面 協(xié)同控制 路徑優(yōu)化 自動(dòng)化
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD67;TP273
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究的背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的研究目標(biāo)和主要研究內(nèi)容14-17
• 第二章 綜采工作面集中控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)17-25
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和要求17-18
• 2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則17-18
• 2.1.2 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)18
• 2.2 綜采工作面集中控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2.2 綜采工作面生產(chǎn)自動(dòng)化集控平臺(tái)20
• 2.3 綜采工作面集中控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)20-22
• 2.3.1 地面和井下通訊網(wǎng)絡(luò)20-21
• 2.3.2 煤礦井下適用現(xiàn)場總線21-22
• 2.4 綜采工作面集中控制系統(tǒng)功能介紹22-24
• 2.4.1 遠(yuǎn)程監(jiān)測22-23
• 2.4.2 就地控制模式23
• 2.4.3 遠(yuǎn)程控制模式23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 綜采設(shè)備協(xié)同控制策略25-39
• 3.1 綜采設(shè)備一鍵啟�？刂萍伴]鎖保護(hù)25-28
• 3.1.1 順序啟動(dòng)25-26
• 3.1.2 順序停機(jī)26-27
• 3.1.3 故障停機(jī)27-28
• 3.2 采煤機(jī)工藝段內(nèi)姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整28-33
• 3.2.1 采煤工藝28-29
• 3.2.2 采煤工藝段劃分29-30
• 3.2.3 采煤工藝段內(nèi)采煤機(jī)姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整30-33
• 3.3 液壓支架和采煤機(jī)的協(xié)同控制33-34
• 3.3.1 液壓支架33
• 3.3.2 液壓支架跟機(jī)控制33-34
• 3.4 視頻跟機(jī)切換34-35
• 3.5 運(yùn)輸設(shè)備載荷量控制35-37
• 3.6 本章小結(jié)37-39
• 第四章 基于遺傳算法的采煤機(jī)截割路徑優(yōu)化方法的研究39-59
• 4.1 遺傳算法39-43
• 4.1.1 遺傳算法39-41
• 4.1.2 遺傳算法的運(yùn)算流程41-42
• 4.1.3 遺傳算法的特點(diǎn)42-43
• 4.2 采煤機(jī)截割路徑優(yōu)化原理43-45
• 4.2.1 監(jiān)測量的選擇44
• 4.2.2 優(yōu)化流程44-45
• 4.3 采煤機(jī)截割狀態(tài)特征量提取45-53
• 4.3.1 小波包46-47
• 4.3.2 小波包能量特征提取47-48
• 4.3.3 截割狀態(tài)特征量提取48-53
• 4.4 基于遺傳算法的采煤機(jī)截割路徑優(yōu)化方法53-57
• 4.4.1 優(yōu)化目標(biāo)53
• 4.4.2 約束條件53-54
• 4.4.3 編碼方式54-55
• 4.4.4 遺傳算子55-56
• 4.4.5 優(yōu)化結(jié)果56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第五章 綜采工作面集中控制系統(tǒng)軟件開發(fā)59-71
• 5.1 集控平臺(tái)開發(fā)軟件59-61
• 5.1.1 WinCC組態(tài)軟件59-61
• 5.1.2 WinCC項(xiàng)目開發(fā)流程61
• 5.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)61-66
• 5.2.1 項(xiàng)目建立61
• 5.2.2 變量建立61-63
• 5.2.3 界面設(shè)計(jì)63-66
• 5.3 WinCC通信66-67
• 5.3.1 WinCC通信原理66
• 5.3.2 WinCC與自動(dòng)化系統(tǒng)的通信連接66-67
• 5.4 過程值歸檔67-68
• 5.4.1 過程值歸檔原理67-68
• 5.4.2 過程值歸檔方法68
• 5.5 系統(tǒng)通用化配置68-69
• 5.6 本章小結(jié)69-71
• 第六章 系統(tǒng)試驗(yàn)71-79
• 6.1 系統(tǒng)測試71-76
• 6.1.1 系統(tǒng)測試平臺(tái)搭建71-72
• 6.1.2 系統(tǒng)性能測試72-76
• 6.2 測試結(jié)果76-77
• 6.3 本章小結(jié)77-79
• 第七章 研究結(jié)論與展望79-81
• 7.1 研究結(jié)論79-80
• 7.2 工作展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-87
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果87

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳宜華;梅山礦業(yè)公司多級機(jī)站通風(fēng)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)[J];礦業(yè)快報(bào);2002年04期

2 趙立群;井下多級通風(fēng)集中控制系統(tǒng)[J];有色金屬設(shè)計(jì);1998年02期

3 陳岱,孫秋波;分布式集中控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式研究[J];江蘇煤炭;2002年04期

4 喬萬金;淺議集中控制系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備維護(hù)工作[J];內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì);2004年02期

5 孫U，

本文編號(hào)：765242