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[摘 要]煤炭资源开采的效率关系到经济增长的速度，关系到人民的生活水平。煤矿开采中的电气系统的应用与发展直接影响煤炭开采的产量，为适应现代化矿井生产和信息化的管理要求，选用与其配套的电气设备系统对现代化矿井提高煤炭产量具有重要的意义。
[关键词]煤炭；电气系统；信息化；电气设备
中图分类号：F407.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0395-01
煤炭是我国能源主体和重要战略资源，是国民经济发展和社会进步不可缺少的物质基础，对于我国现代化煤矿，煤炭资源的开采效率关系到经济的可持续发展，而这又与我国煤矿机电化的水平直接相关。在我国现代化煤矿中始终将高产高效作为第一要务，生产实践的经验表明，煤矿生产中只有实施综合机械化才是实现高效安全开采的有效途径。而与煤炭生产直接相关的是工作面配套的采煤机等关键设备，是由电气、机械、液压等多个独立系统构成的，系统结构比较复杂。采煤机的电气控制系统是采煤机割煤工作执行过程中的控制中枢，电气控制系统的性能的好坏与煤炭生产的产量和效率直接相关，关系着重大的经济效益问题。但是由于采煤机在井下的工作环境极复杂恶劣，增加了采煤机控制系统自动化的实现难度，更加阻碍了新型技术在采煤机系统上的应用。
1 采煤机控制系统结构特点
采煤机电控系统的控制对象是一种在特殊环境下，实时运动的机电液一体化的重型设备，采煤机电控系统各部分间存在着相互作用的反馈调节，对控制系统的实时性，提出了相当高的要求。煤矿电气控制系统通常采用的技术是以计算机为核心的，利用嵌入式系统来实现的控制系统，是以独立的计算机为控制中枢的集中控制系统，另一种是分布式控制系统。传统集中控制系统通过现场总线等方式将采集的信号送到控制计算机，现场总线传输的信息发送至距离执行装置较近的输出模块，至此完成了信号的输出。采煤机集中控制系统的一个显著优点就是可以简化现场接线模式，通过数字信号的有效传输，对增强信号的抗干扰能力有一定支持，提高了信号传输的质量。分布式集中控制系统增强了系统可靠性，简化了现场控制信号走线，有助于简化控制对象结构设计。
通过以上 2 种电气控制系统的比较，认为采用分布式控制系统应该更加合理，更适合煤矿开采对电气设备的需要。煤矿中这种分布式控制系统的优越性具有以下特点：
（1）采用分布式控制系统使采煤机各功能部件控制节点设计具有较强的相对独立特性，能够使系统结构清晰，更加便于设备使用维修。
（2）采用分布式控制系统简化了采煤机内部控制连线，降低了内部布线的难度，增强了采煤机系统的可维护性，也简化了隔爆型接线装置的设计难度，减小了体积。
（3）采用分布式控制系统能够做到以降级或应急模式运行，从而保证了工作面连续出煤，提高了回采的效率。
（4）分布式控制系统可以在不同类型的机器上使用，从而降低了新设备成本。
2 采煤机电气控制系统特殊要求
（1）采煤机是一种特殊的工业设备，井下工作环境恶劣，周围含有瓦斯和煤尘等爆炸性气体，因此要求控制系统必须具备防爆特性，符合煤矿安全要求。
（2）电牵引技术在采煤机中广泛使用，使得电气控制系统故障越来越多。由于井下电气控制系统故障难处理，直接影响设备的开机率，导致生产效率降低，甚至可能使采煤机失控造成人身伤亡和设备的严重损坏。为避免此类事件的发生，应在入井设计开发前做好研究，使系统软硬件能够限制或隔离故障对其影响，从而保证系统的操作运行。
（3）随着现代化工业技术的发展，对于现代化矿井要求采煤机的自动化程度不断提高，采煤机的功率不断增大，这就要求采煤机电气控制系统在满足操作和系统保护的基本功能需求以外，更应考虑为煤矿新技术设备的应用提供足够的硬件平台支持。
（4）煤矿电气控制系统的自身结构应坚固、具有实用性、耐用等特点，还应在尽可能的情况下采取高级别的抗电磁冲击和机械振动冲击的防治措施。
（5）煤矿特殊的工作环境下，对采煤机的性能要求也不尽相同，在采煤机电气控制系统中应注意系统的硬件配置的灵活性和扩展性，尽量按照用户的需求定制系统。
3 采煤机控制系统的抗干扰技术
3.1 采煤机电控系统的抗干扰技术
煤矿井下电控系统抗电磁干扰一方面来自系统外部电磁干扰，还有就是电路系统工作时产生的对系统本身的干扰。解决电磁干扰应尽量切断干扰的传播途径，对于传导干扰，可采取尽量减少对外部引线，合理布置外部引线，增强受干扰影响大的敏感电路干扰承受能力，对干扰源采取屏蔽接地、输出端加装 EMI 滤波器、远离敏感电路布置等。
3.2 采煤机电控系统的可靠性
由于采煤机长时间工作在恶劣环境下，采煤机自身及周围机电设备都是很强的电磁干扰源，对电气控制系统的可靠性和抗干扰能力有重要影响。采煤机电气控制系统的硬件可靠性往往取决于控制电子电路及元器件的可靠性。在元器件选择上尽量选择成熟的器件，应注重质量保证及生产制造工艺。再设计早期对元器件的热操作特性、发热和散热需求进行工程对比分析。
4 结束语
采煤机电控系统的研制成功，明显提升了我国采煤机电气控制系统的性能，明显提高了煤炭产量，保证了矿井效益，随着采煤机应用推广的深入，必将改变我国现阶段一些矿井落后非机械化采煤工艺、出煤效率低、安全隐患严重的面貌。随着现代电子技术、计算机技术和先进的控制手段在煤矿采煤机设计控制领域的应用，将有效推动采煤机控制系统自动化程度的提高，逐步改变技术落后、环境危险的生产现状，有效提高煤炭资源的采出率，降低生产安全事故的发生率，延长矿井开采年限，获得显著的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 康建安.我国煤矿机械发展现状及发展趋势[J].山西煤矿，2005，25（2）：32-33.
[2] 乔红兵，吴森.我国薄煤层采煤机的发展与前景[J].中国煤炭，2005（10）：29-34.
[3] 芮冰，黄钦宗.我国采煤机 30 年发展回顾和展望[J].煤矿机电，2000（5）：36-40.
[关键词]煤炭；电气系统；信息化；电气设备
中图分类号：F407.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0395-01
煤炭是我国能源主体和重要战略资源，是国民经济发展和社会进步不可缺少的物质基础，对于我国现代化煤矿，煤炭资源的开采效率关系到经济的可持续发展，而这又与我国煤矿机电化的水平直接相关。在我国现代化煤矿中始终将高产高效作为第一要务，生产实践的经验表明，煤矿生产中只有实施综合机械化才是实现高效安全开采的有效途径。而与煤炭生产直接相关的是工作面配套的采煤机等关键设备，是由电气、机械、液压等多个独立系统构成的，系统结构比较复杂。采煤机的电气控制系统是采煤机割煤工作执行过程中的控制中枢，电气控制系统的性能的好坏与煤炭生产的产量和效率直接相关，关系着重大的经济效益问题。但是由于采煤机在井下的工作环境极复杂恶劣，增加了采煤机控制系统自动化的实现难度，更加阻碍了新型技术在采煤机系统上的应用。
1 采煤机控制系统结构特点
采煤机电控系统的控制对象是一种在特殊环境下，实时运动的机电液一体化的重型设备，采煤机电控系统各部分间存在着相互作用的反馈调节，对控制系统的实时性，提出了相当高的要求。煤矿电气控制系统通常采用的技术是以计算机为核心的，利用嵌入式系统来实现的控制系统，是以独立的计算机为控制中枢的集中控制系统，另一种是分布式控制系统。传统集中控制系统通过现场总线等方式将采集的信号送到控制计算机，现场总线传输的信息发送至距离执行装置较近的输出模块，至此完成了信号的输出。采煤机集中控制系统的一个显著优点就是可以简化现场接线模式，通过数字信号的有效传输，对增强信号的抗干扰能力有一定支持，提高了信号传输的质量。分布式集中控制系统增强了系统可靠性，简化了现场控制信号走线，有助于简化控制对象结构设计。
通过以上 2 种电气控制系统的比较，认为采用分布式控制系统应该更加合理，更适合煤矿开采对电气设备的需要。煤矿中这种分布式控制系统的优越性具有以下特点：
（1）采用分布式控制系统使采煤机各功能部件控制节点设计具有较强的相对独立特性，能够使系统结构清晰，更加便于设备使用维修。
（2）采用分布式控制系统简化了采煤机内部控制连线，降低了内部布线的难度，增强了采煤机系统的可维护性，也简化了隔爆型接线装置的设计难度，减小了体积。
（3）采用分布式控制系统能够做到以降级或应急模式运行，从而保证了工作面连续出煤，提高了回采的效率。
（4）分布式控制系统可以在不同类型的机器上使用，从而降低了新设备成本。
2 采煤机电气控制系统特殊要求
（1）采煤机是一种特殊的工业设备，井下工作环境恶劣，周围含有瓦斯和煤尘等爆炸性气体，因此要求控制系统必须具备防爆特性，符合煤矿安全要求。
（2）电牵引技术在采煤机中广泛使用，使得电气控制系统故障越来越多。由于井下电气控制系统故障难处理，直接影响设备的开机率，导致生产效率降低，甚至可能使采煤机失控造成人身伤亡和设备的严重损坏。为避免此类事件的发生，应在入井设计开发前做好研究，使系统软硬件能够限制或隔离故障对其影响，从而保证系统的操作运行。
（3）随着现代化工业技术的发展，对于现代化矿井要求采煤机的自动化程度不断提高，采煤机的功率不断增大，这就要求采煤机电气控制系统在满足操作和系统保护的基本功能需求以外，更应考虑为煤矿新技术设备的应用提供足够的硬件平台支持。
（4）煤矿电气控制系统的自身结构应坚固、具有实用性、耐用等特点，还应在尽可能的情况下采取高级别的抗电磁冲击和机械振动冲击的防治措施。
（5）煤矿特殊的工作环境下，对采煤机的性能要求也不尽相同，在采煤机电气控制系统中应注意系统的硬件配置的灵活性和扩展性，尽量按照用户的需求定制系统。
3 采煤机控制系统的抗干扰技术
3.1 采煤机电控系统的抗干扰技术
煤矿井下电控系统抗电磁干扰一方面来自系统外部电磁干扰，还有就是电路系统工作时产生的对系统本身的干扰。解决电磁干扰应尽量切断干扰的传播途径，对于传导干扰，可采取尽量减少对外部引线，合理布置外部引线，增强受干扰影响大的敏感电路干扰承受能力，对干扰源采取屏蔽接地、输出端加装 EMI 滤波器、远离敏感电路布置等。
3.2 采煤机电控系统的可靠性
由于采煤机长时间工作在恶劣环境下，采煤机自身及周围机电设备都是很强的电磁干扰源，对电气控制系统的可靠性和抗干扰能力有重要影响。采煤机电气控制系统的硬件可靠性往往取决于控制电子电路及元器件的可靠性。在元器件选择上尽量选择成熟的器件，应注重质量保证及生产制造工艺。再设计早期对元器件的热操作特性、发热和散热需求进行工程对比分析。
4 结束语
采煤机电控系统的研制成功，明显提升了我国采煤机电气控制系统的性能，明显提高了煤炭产量，保证了矿井效益，随着采煤机应用推广的深入，必将改变我国现阶段一些矿井落后非机械化采煤工艺、出煤效率低、安全隐患严重的面貌。随着现代电子技术、计算机技术和先进的控制手段在煤矿采煤机设计控制领域的应用，将有效推动采煤机控制系统自动化程度的提高，逐步改变技术落后、环境危险的生产现状，有效提高煤炭资源的采出率，降低生产安全事故的发生率，延长矿井开采年限，获得显著的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 康建安.我国煤矿机械发展现状及发展趋势[J].山西煤矿，2005，25（2）：32-33.
[2] 乔红兵，吴森.我国薄煤层采煤机的发展与前景[J].中国煤炭，2005（10）：29-34.
[3] 芮冰，黄钦宗.我国采煤机 30 年发展回顾和展望[J].煤矿机电，2000（5）：36-40.