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刮板輸送機多電機運行控制研究

文檔作者：楊耀杰文檔來源：山西焦煤汾西礦業(yè)集團機電處		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月05日
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上一篇：刮板輸送機直線度影響因素分析及控制技術(shù)…

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總第223期
2021年第11期
機械管理開發(fā)
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 223
No.l 1,2021
自動化技術(shù)與設計DOI:10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2021.11.094
刮板輸送機多電機運行控制研究
楊耀杰
（山西焦煤汾西礦業(yè)集團機電處，山西介休032000）
摘要：為了確保采掘作業(yè)面布置的刮板輸送機平穩(wěn)運行，避免機頭、機尾電動機功率不平衡帶來的刮板鏈受
力異常問題，基于PLC.CAN總線提出一種多電機運行控制系統(tǒng)，對該控制系統(tǒng)中多電機運行控制方法、運行
控制軟件等進行了詳細闡述。經(jīng)實踐應用表明，該控制系統(tǒng)不僅可解決刮板輸送機重載啟動控制問題，而且可
有效避免刮板輸送機多電機運行不同步問題，在一定程度上提高了煤礦井下刮板輸送機運行效率。該研究成
果可為其他礦井刮板輸送機運行控制提供借鑒。
關鍵詞：刮板輸送機變頻器電動機運行控制功率平衡
中圖分類號:TH222 文獻標識碼:A 文章編號:1003-773X（ 2021 ）11 -0223-02
引言
現(xiàn)階段煤礦井下采掘作業(yè)面使用的刮板輸送機
普遍使用變頻器實現(xiàn)軟啟動，但是現(xiàn)場應用過程中
由于運輸?shù)拿骸⒏问看嬖谳^大差異,使得刮板輸送
機機頭、機尾電動機功率失衡,難以保持同步運行
為此，本文基于PLC設計多電機運行控制系統(tǒng)，其
通過對機頭、機尾變頻器監(jiān)測與控制,實現(xiàn)多電機均
衡運行，提高了刮板輸送機工作效率。
1多電機運行控制總體方案
多電機運行控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案如圖1所
示。其主要結(jié)構(gòu)包括電動機、變頻器及PLC等。整個
控制系統(tǒng)以PLC為核心組件，并通過CAN總線與
布置在機頭、機尾的變頻器進行通信,實現(xiàn)運行狀態(tài)
監(jiān)測及控制，并實時顯示刮板輸送機運行狀態(tài)Wo
機頭位置的變頻器1、機尾位置的變頻器2分
別作為主機、從機,PLC實時監(jiān)測變頻器1運行參
數(shù),確定電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，并以監(jiān)測獲取到的參數(shù)為
依據(jù)通過調(diào)整變頻器2運行實現(xiàn)機尾電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)
矩與機頭電機一致。
圖1多電機運行控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案示意圖
收稿日期:2021-05-13
作者簡介：楊耀杰（1989—）,男，山西平遙人，畢業(yè)于東北大學
采礦工程專業(yè)，本科，助理工程師。
2多電機運行控制方法及程序
2.1多電機運行控制方法
具體工作面多電機運行控制方法如圖2所示。
電機運行控制方法包括轉(zhuǎn)矩補償控制、變流閉環(huán)控
制兩種，具體通過PLC控制機頭、機尾變頻器運行，
最終實現(xiàn)機頭、機尾電機均衡運行旳。使用PI系統(tǒng)反
饋電動機輸入電流情況,并對機頭、機尾電機運行轉(zhuǎn)
矩進行補充,減少機頭、機尾電動機兩側(cè)電壓降給電
機運行控制帶來的不利影響。機頭、機尾電機位置電
壓降主要是由于供電電纜長度差異引起的W
圖2多電機運行控制示意圖
2.1.1刮板輸送機啟動運行控制
在刮板輸送機運行啟動初期，構(gòu)建完成通信系
統(tǒng)后機頭、機尾電機啟動運行。PLC依據(jù)刮板輸送機
上剩余載荷量向變頻器發(fā)出轉(zhuǎn)速指令，具體如圖2
主機部分。當刮板輸送機處于輕載啟動時，即啟動電
流/< 1.5/實（/實表示額定電流），電機以PLC給定的
額定轉(zhuǎn)矩啟動運行；當刮板輸送機處于沖擊載荷或
者重載荷啟動時，即則給定電流經(jīng)過限
幅、PI后與實際電流間差異形成反饋，PLC根據(jù)反
饋結(jié)果對電機啟動速度n進行一定補償（△“）,最
?224« 第36卷
終機頭、機尾電機均按照速度«.(»,=«+An)瞬間進
行啟動。
2.1.2多電機協(xié)同控制
刮板輸送機多電機協(xié)同控制如圖2中的從機部
分。從機控制基礎為力矩控制，由于電纜線鋪設長度
在500 m以上，因此主、從機運行過程中電流差應控
制在5%以內(nèi)，以確保刮板鏈不會出現(xiàn)疲勞斷裂問
題。為了確保主、從機功率平衡，具體控制分為以下
兩個部分：
1) 主機轉(zhuǎn)矩Tlo從機依據(jù)PLC監(jiān)測獲取到的主
機轉(zhuǎn)矩八為啟動轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機頭、機尾電機功
率平衡,使得刮板輸送機較為均衡運行。
2) 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。刮板輸送機在沖擊載荷、落煤等作
用下，主、從機間電流差往往超過5%,機頭、機尾電
機運行存在較大偏差，嚴重時會導致刮板鏈岀現(xiàn)斷
裂、設備緊急停機等情況。在刮板輸送機運行過程
中，當主、從機間電流差超過5%時，限幅、PI即對電
流進行負反饋調(diào)節(jié)，使得控制系統(tǒng)具備一定的應急
調(diào)整能力，確保機頭、機尾側(cè)電機可正常運行。經(jīng)過
調(diào)整后，從機按照£轉(zhuǎn)矩運行(T2=TMT)°在刮板
輸送機運行過程中PLC實時獲取機頭、機尾位置電
機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速差，以便判定主、從電機運行協(xié)同情況。
若監(jiān)測發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩或者轉(zhuǎn)速差超過允許值時，則按照
上述調(diào)整方法對從電機運行進行調(diào)整，但是在調(diào)整
前應對刮板輸送機上運輸?shù)拿毫窟M行監(jiān)測。
2.2多電機運行控制程序
機頭、機尾變頻器與PLC間使用可靠性較強、
通信效率較高的CAN總線方式，完成接線后，在確
保變頻器可正常運行基礎上對變頻器運行參數(shù)進行
設定。在對變頻器通信參數(shù)進行設定時，將通信協(xié)
議、機頭變頻器、機尾變頻器、控制命令來源等分別
設定為01、02、03 .06,CAN總線的通信速度設定為
1 Mb/so在對變頻器通信參數(shù)設定完成后，設定PLC
通信參數(shù)。首先在CAN Builder中將機頭變頻器、機
尾變頻器通信地址分別設定為02,03,并對變頻器
進行映像關系配置，將PLC控制、監(jiān)測地址分別配
置為 RxPDO、TxPD0。
具體刮板輸送機多電機運行控制流程如圖3所
示。運行時首先完成PLC.CAN通信模塊等初始化
處理，完成初始化后在PDO模塊中完成RxPD0、Tx-
PDO地址配置;PLC向變頻器發(fā)出0640控制至變頻
器開始啟動運行；變頻器啟動后,PLC從TxPDO獲
取變頻器運行數(shù)據(jù)，并通過內(nèi)置的多級運行控制程
圖3多電機運行控制流程
序確保機頭、機尾電機均衡運行。當變頻器運行出現(xiàn)
故障時,采集刮板輸送機上煤炭量及主、從電機運行
參數(shù)進行綜合比對，并對運行故障進行自動修復。
3結(jié)論
1) 刮板輸送機是采掘作業(yè)面重要的運輸設備之
一。隨著礦井生產(chǎn)能力不斷提升，刮板輸送機裝機功
率不斷提升。刮板輸送機驅(qū)動電機數(shù)量也由以往的
1臺逐漸增加至3臺甚至4臺以上。多電機雖然可
滿足刮板輸送機運行需要，但是存在功率不平衡問
題，從而給刮板輸送機正常運行帶來一定影響。
2) 提岀綜合使用PLC.CAN總線對刮板輸送機
電動機運行進行控制，將機頭、機尾電動機分別設定
為主、從機,PLC對機頭、機尾位置變頻器運行情況
進行監(jiān)測，并依據(jù)主電機運行情況對從電機運行進
行控制。提出的多電機控制系統(tǒng)可在一定程度上提
升刮板輸送機運行效率。
參考文獻
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(編輯:李俊慧)
(下轉(zhuǎn)第227頁)
2021年第11期
張曉靜:基于無功補償技術(shù)的煤礦變電站系統(tǒng)研究
?227-
當過零檢測不合格時，重新計算系統(tǒng)輸出頻率，當頻 率適合時,執(zhí)行RBF計算等后續(xù)流程;當頻率不適 合時，程序結(jié)束。系統(tǒng)初始化模塊主要用于配置時鐘 及外設、I/O初始化、ADC初始化、CAP初始化、事件 管理器初始化以及變量初始化等。A/D信號采樣模 塊完成系統(tǒng)信號的采集、啟動中斷并完成數(shù)據(jù)存儲。 過零檢測模塊觸發(fā)CAP中斷后，設置過零標志位, 當系統(tǒng)頻率值位于區(qū)間時，將過零標志位置位。控制 模塊用于對系統(tǒng)電壓、補償電壓等進行RBF神經(jīng)網(wǎng) 絡預測，并對補償電壓值及逆行PR、PI調(diào)節(jié),提高系 統(tǒng)精度。保護模塊用于封鎖PWM信號，當系統(tǒng)電流 過大、頻率不符時,觸發(fā)并運行保護模塊。
5結(jié)語
該無功補償裝置在某煤礦變電站系統(tǒng)中投入應 用后，結(jié)果表明,在煤礦變電站系統(tǒng)中加入無功補償 裝置,對于穩(wěn)定煤礦井下供電電壓、抑制諧波、提高 設備功率因素等方面都取得了較好的效果，使得煤
礦井下變電站設備運行更加平穩(wěn)、安全、節(jié)能，提高 供電質(zhì)量，保障了煤礦供電系統(tǒng)的安全性。
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(編輯：王慧芳)
Research on the Substation System of Coal Mine with Reactive Power Compensation Technology
Zhang Xiaojing
(Electromechanical Engineering Zone of Mine No.l, Shanxi Huayang Group Xinneng Co., Ltd., Yangquan Shanxi 045008)
Abstract： In view of the problems of serious active power loss, poor power supply quality and low working efficiency in coal mine substation system, reactive power compensation device is designed for coal mine substation. Based on the analysis of the basic principle of reactive power compensation, the overall design of reactive power compensation device is completed, and the software and hardware design is realized based on TMS320F2812 chip. The actual use results show that the device can improve the power supply quality of coal mine substation equipment, reduce power loss, and improve equipment efficiency.
Key words： reactive power compensation; SVG; Keil ARM; coal mine substation
(上接第224頁)
Research on Multi-motor Operation Control of Scraper Conveyor
Yang Yaojie
(Mechanical and Electrical Division, Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Group, Jiexiu Shanxi 032000)
Abstract： In order to ensure the smooth operation of the scraper conveyor arranged in the mining operation surface and avoid the abnormal force of the scraper chain brought by the unbalanced power of the head and tail motors, a multi-motor operation control system is proposed based on PLC and CAN bus, and the multi-motor operation control method and operation control software in this control system are elaborated. The practical application shows that the control system can not only solve the scraper conveyor heavy load start-up control problem, but also effectively avoid the scraper conveyor multi-motor operation unsynchronized problem, and improve the coal mine underground scraper conveyor operation efficiency to a certain extent. The research results can provide reference for the operation control of scraper conveyor in other mines.
Key words： scraper conveyor; frequency converter; motor; operation control; power balance

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