一种滚筒式露天采矿机智能化控制系统技术领域
本发明属于工业控制系统技术领域，特别涉及一种滚筒式露天采矿机智能化控制
系统。
背景技术
露天煤矿采煤技术一般为传统的单斗挖掘机配汽车或胶带输送机。通常在经过穿
孔爆破后由挖掘机对煤岩进行采挖，此法开采的煤炭块度较大，需要进行再次破碎，并且对
薄煤层和复合煤层的开采难度也较大。
滚筒式采煤机是一种新型的连续作业采矿机可以克服传统采煤技术间断式作业、
煤块需要再次破碎、对坚硬矿层及薄矿层开采难度大的问题。但是如何有效的利用滚筒式
采煤机将采出的煤炭直接装入运输容器，高效准确的输送至物料堆积点，确保露天采矿机
连续生产作业，就需要一种全方位的智能控制系统指挥控制采矿机各个组成部分，对资源
进行有效的划分，保证采煤工作面信息处理与矿山生产系统相结合，控制露天采矿机高效、
安全、自动化采煤生产作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种滚筒式露天采矿机智能化控制系统。
本发明的目的是这样实现的，露天采矿机控制系统包括：露天采矿机操作控制系
统和露天采矿机故障诊断系统，其中露天采矿机的操作控制系统由裁割落煤模块、装载模
块、输送转载模块及中控模块组成；露天采矿机故障诊断系统对各部机构启动及运行参数
实时监控储存记录；并与主电机的电流检测器和轴承温度检测器连接；中控模块包括软启
动控制模块、恒功率截割控制模块、装载输送转载联动模块、电机智能保护模块、HMI对话显
示模块、高压供电控制模块、联机全自动循环运转控制模块；其中软启动控制模块与截割机
和液压主油泵交互；恒功率控制模块与滚筒采煤机的滚筒交互，使截割滚筒上截齿切入煤
层的运动是齿尖随滚筒做圆周运动和随滚筒机构下行运动的合成；装载输送转载联动模块
与皮带转载机、刮板输送机、装载机构交互；电机智能保护模块与截割电动机、液压主泵电
动机、履带电动机、运输器电动机、皮带输送电动机、转载电动机的过电流、缺相、过压、欠
压、漏电、短路保护装置交互；高压供电控制模块与矿山高压配电箱的电闸交互；HMI对话显
示模块与软启动控制模块、恒功率截割控制模块、装载输送转载联动模块、电机智能保护模
块、高压供电控制模块、联机全自动循环运转控制模块及显示屏交互；联机全自动循环运转
控制模块与露天采矿机、自移式转载机、自移式漏斗卸料车、移置式皮带输送机、固定皮带
输送机、排料机交互。
本发明的优点是具有以高性能PLC、和传感器对截割深度、高度和采煤量进行测
量，对电机采用智能保护模块进行完善的保护，其他温度、压力等模拟量由传感器和采集模
块实时监测，各功能模块与工控机采用通讯接口连接，具有自动截割、智能保护和图形界面
功能，控制露天采煤机高效、安全、自动化采煤生产作业，以采煤机为主机、配以自移式转载
机、移置式皮带机、中转站、地面固定胶带输送机等组成连续开采系统。
本发明还具有操作简便、降低成本、提高生产效率、可靠性高等特点。
附图说明
图1为本发明的控制系统组成示意图；
图2是本发明的露天采矿机控制系统结构示意图；
图3是本发明的截割恒功率控制原理图。
下面将结合附图通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发
明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权力保护范围，本发明的权利保护范围以权
利要求书为准。
具体实施方式
实例1
参见图1~3，露天采矿机操作控制系统1和露天采矿机故障诊断系统2，其中露天采矿机
的操作控制系统由裁割落煤模块、装载模块、输送转载模块及中控模块组成；露天采矿机故
障诊断系统对各部机构启动及运行参数实时监控储存记录；并与主电机的电流检测器和轴
承温度检测器连接；中控模块包括软启动控制模块3、恒功率截割控制模块、装载输送转载
联动模块4、电机智能保护模块5、HMI对话显示模块、高压供电控制模块、联机全自动循环运
转控制模块6；其中软启动控制模块与截割机和液压主油泵交互；恒功率控制模块与滚筒采
煤机的滚筒交互，使截割滚筒上截齿切入煤层的运动是齿尖随滚筒做圆周运动和随滚筒机
构下行运动的合成；装载输送转载联动模块与皮带转载机、刮板输送机、装载机构交互；电
机智能保护模块与截割电动机、液压主泵电动机、履带电动机、运输器电动机、皮带输送电
动机、转载电动机的过电流、缺相、过压、欠压、漏电、短路保护装置交互；高压供电控制模块
与矿山高压配电箱的电闸交互；HMI对话显示模块与软启动控制模块、恒功率截割控制模
块、装载输送转载联动模块、电机智能保护模块、高压供电控制模块、联机全自动循环运转
控制模块及显示屏交互；联机全自动循环运转控制模块与露天采矿机、自移式转载机、自移
式漏斗卸料车、移置式皮带输送机、固定皮带输送机、排料机交互。
软启动控制
截割机和液压主油泵等电机均为大功率负载。采用软启动进行启动，降低电机启动对
电网的冲击。通过PLC和软启动器对以上电机实施一拖三控制。对启动时，工作时电流电压
的实时监控。
截割恒功率控制
工作机构滚筒在截割煤层时，截割阻抗是在不断变化的，通常对截割电动机采用恒功
率控制，截割滚筒上截齿切入煤层的运动是齿尖随滚筒做圆周运动和随工作机构下行运动
的合成，滚筒转速不变，通过调节工作机构下行速度实现恒功率控制，即调节大臂升降油缸
的收缩速度来控制。
装载、输送、转载联动控制
露天采矿机在开始作业和停止作业时，为保证各机构不压煤堵塞，装载、输送、转载等
机构采用自动联动空制，但在维护维修状态下，可转换成手动单独控制。
联动状态下，按下启动按钮，先液压系统启动，再做截割滚筒启动，然后皮带转载
机→刮板输送机→装载机构星轮运行。正常停机是：按下停机按钮，先停截割滚筒，然后装
载机构星轮→刮板输送机→皮带转载机，以保障设备再开机前和停机后传动链上无煤，最
后停液压系统。
紧急情况按下急停按钮，所有机构全部同时停止。
高压供电控制
露天采矿机是由矿山高压供电，机上配有10KV/660V移动防爆变压器，高压侧，低压侧
都有高压隔离开关保护装置。电柜配有隔离网。高压配电侧都具备可靠地机械互锁，电气互
锁远程控制功能通过RS485通讯到PLC，可在驾驶室合闸，分断控制监视供电状态。
电动机智能保护
对截割电动机、液压主泵电动机，均有电机电流检测和轴承温度检测，其它各部电动机
均有过电流，缺相、过压、欠压、漏电、短路保护装置与PLC链接，实现电动机智能保护。驾驶
室工作人员第一时间得到信息可做处理。
HMI对话显示功能
1）所有电机的电流，功率，温度显示
2）有多级菜单和功能，可以设置查询诊断和帮助
3) 液压系统的油位，温度，压力显示
4）高压恻所有故障点的显示原因及帮助
5）电控柜内各按钮，断路器的检测和阀的输出检测点显示。
联机全自动循环运转控制
由滚筒式露天采矿机与配套的转载运输设备组成的露天连续开采系统，通过智能化电
控系统可实现露天采矿机联机控制、工作参数检测、姿态控制、煤量显示、运行记录存储和
故障保护等功能。露天采矿机实现自动化、程序化控制作业甚至远程离机遥控作业，实现全
自动化工作循环。