KY-250D型牙轮钻机走行控制系统技术改造

KY-250D型牙轮钻机走行控制系统技术改造

陈海洋王鹏

神华宁夏煤业集团汝箕沟无烟煤分公司宁夏石嘴山753000

摘要：江西南昌凯马生产的KY-250D型牙轮钻机，被广泛应用于我国各个露天煤矿，由于露天采场灰尘大、走钻频繁等因素，往往会造成走行控制盒按钮失灵、控制电缆内部断线等故障，而且由于司机使用行走按钮盒走钻时存在视觉盲区，电缆被压坏的现象也时有发生，这在无形中也增加了生产成本而且存在安全隐患。利用遥控技术，将其应用到牙轮钻机的走行控制系统上，提高设备运行的可靠性。

关键词：牙轮钻机；走行系统控制盒；遥控技术改造

随着电子技术的高速发展和电子产品的更新换代，大部分有线控制已被更为先进的遥控技术所取代，其中天车遥控器就是一个典型的案例，受此启发，决定将其应用到KY-250D型牙轮钻机的走行控制系统上，在保证不改变原有走行系统控制的基础上，两套控制系统互为备用，提高设备运行的可靠性。

1改造控制系统原理

改造后的牙轮钻机走行系统可通过遥控器发送数字信号经接收器解码后，以模拟量传输给PLC进行控制，接收器安装于司机室内PLC输入线端子排的配电箱外侧，远离马达和变频器等强磁场设备，以胶皮减震的方式固定，防止产生信号干扰。另外，在操作台上加设“遥控器电源”开关和“手动/遥控”转换开关，通过转换开关实现遥控器与走车按钮盒控制的切换。线路布局上遥控接收器电缆与走车按钮盒电缆在PLC的输入端子排上并联，走车按钮盒由PLC提供的24V电源供电，遥控接收器从外部另取220V电源供电，遥控器使用2节5号电池供电。

图1行走控制系统原理示意图

F21-E1B型6路单速工业遥控器，有6个动作执行按键，另有启动（绿色按键式）+急停（红色按键式），执行6路动作继电器输出，1路急停继电器输出。每路开关量各自独立输出，与其他开关量之间没有逻辑关系。具体参数如下：

1.1控制半径距离：100米；

1.2加密编码：43亿组，32位元，信号发射过程加密，多套使用无串码无干扰；

1.3工作温度范围：-35°----+80°；

1.4收发频率段：321MHz；

1.5触点容量：5A；

1.6发射机供电电压：2节5号电池，DC3V；

1.7接收机供电电压选择：AC220V；

1.8接收灵敏度：≥-110dBm；

1.9输出方式：继电器吸合断开方式执行开关量模式输出，无源干接点；

1.10接收机安装：自带1米左右输出电缆连接线，接收机需要装在被控设备的顶部或侧面，不可放于配电箱里面，如果确实需要放在配电箱里面，那么则需要增加吸盘天线引导配电箱外面来，确保信号接收正常。且安装时需尽量远离马达或变频器等强磁场设备；

1.11天线：发射机和接收机天线均为外置，高增益高校正天线，信号发射及接收强度高，执行良好；

1.12按键点击寿命：百万次级别，寿命长久，难以损坏，一般都是人为因素摔坏砸坏之类；

1.13外壳材质：发射机接收机外壳均为工程塑料，耐摩擦、抗撞击、阻燃、耐酸碱腐蚀，难以损坏；

1.14密封防护等级：防水防尘IP65等级，工业级防护，可露天使用无影响；

1.15功耗：发射机一次电池更换（2节5号干电池，可使用1-3月之久），接收机功耗小于5瓦，收发功耗低。

图2遥控器控制原理电路图图3PLCI/O回路电气原理图

将原有走车控制电缆的前进、后退、左行、右行、直行与遥控接收器的上、下、东、西、北对应的线缆并联，接入PLC的输入端子（如图3所示）315、317、319、321、323。设计开关控制行走位的I口（311）实现停止及转换功能。原走车按钮上的停止按钮为常闭触点（313），遥控上的停止按钮为常开触点（10），通过切断PLC的I/O回路，使输入信号中断达到停机的效果。

2改造技术说明

一方面，不会因遥控装置的故障使电流串入PLC模块而烧毁PLC。另一方面，防止对控制线产生信号干扰。另外，遥控器继电器触点容量为5A、220V，而PLC接点容量为100mA、24V，因此，PLC输出的电流流过遥控器继电器的触点不会造成其粘死或烧毁。从而排除了因遥控器故障而造成的跑车、飞车等现象。

遥控器的编码、解码方式：CPU把内部矩阵电路分析后，进行编码，形成固定的频率，这个频率和一个固定的高频频率（T/R008）调谐，形成载波频率由发射电路发送，接收器将这个调频信号接收后解调，由解码器解码，送到对应的继电器推动电路。发射器和接收器上各有一个同频的晶振（发射器R008，接收器T008），使得接收器的电路只接收008的电磁波，不受其它频率电磁波的干扰。因此，若在各个钻机上推广使用，只需更换接收器和发射器上的晶振便可实现控制互不干扰的现象。而且提供遥控器上的S/N码和CH码，可单独定制接收器或遥控器，降低维修费用。

3使用安全技术措施及注意事项

3.1一旦出现元器件故障或按键卡死或者发射机电量不足状态，遥控系统均可自动发射停机信号，确保在遥控系统故障状态下，遥控系统自动智能停机，直到故障修复，方可正式启动使用；另外，参考原走车按钮上的停止按钮（常闭触点）功能，在遥控器接线上我们也设计了同样的线路及按钮（常开触点），以切断PLC的I/O回路，输入信号中断达到急停的效果。

3.2遥控器良好的自我纠错机制使信号在发射或执行过程中，如果出现错误，可通过汉明码自我纠错机制修正，确保正常正确执行动作执行信号。

3.3为保证钻机安全可靠行走，在操作前将走车按钮盒的调速旋钮调至旋钮行程三分之一的位置，对遥控器所有按钮进行试动作（听到抱闸打开的声音为正常），防止按钮失灵，再根据实际需求进行调速行走。

3.4在行走完成后必须按下停止按钮，拔出磁铁钥匙并关闭遥控电源开关。

3.5如果需要使用原走车按钮盒时，只需将转换开关旋转至“手动”位置即可。

3.6长时间不使用时应取出电池。

结束语：改造前走钻时司机控制走车盒按钮存在盲区（导致电缆被压坏），司机操作电位器调速控制时速度过快或走行控制电缆内部突然断线，抱闸瞬间抱死导致抱闸系统的损坏及固定抱闸的底座开裂等机械故障不仅维修成本加大，而且容易出现跑车、失控现象，存在较大安全隐患。经过改造后1年多的运行KY-250D型牙轮钻机在现场行走过程中能够全方位遥控控制，不存在盲区，大大提高操作的准确性和连贯性。而且依据实际情况及需要，调整为恒定的速度行走，降低对抱闸系统的冲击，极大地降低设备故障率，减少生产成本的同时，消除了安全隐患，值得推广应用。

参考文献：

[1]余文中《KY-250D型牙轮钻机维修手册》[K]南昌凯马2012

[2]倪元平《PLC变频控制技术与应用》[M]重庆大学出版社2007

[3]韦巍《智能控制技术》[M]机械工业出版社2012

[4]周英《采煤概论》[M]煤炭工业出版社2006

[5]范京道《智能化无人综采技术》[M]煤炭工业出版社2017