1、本科毕业论文（20 届）掘进机电气控制系统设计ROADHEADER OF ELECTRICAL CONTROL SYSTEM OF SHEARER所在学院 专业班级 矿山机电 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I毕业设计（论文）共 83 页（其中：外文文献及译文 30 页）图纸共 1 张摘要我国是工业大国和农业大国，因此，煤炭作为能源是目前乃至未来相当长的一段时间都是我国的主要能源之一，从挖煤到机械化开采再到自动化开采，中国的机械化自动化技术蒸蒸日上。提高煤炭产量、提高煤炭生产经济效益，是挖煤发展中的国家飞速前进的发展的基本保证。对于掘进机械设备的了解和掌握，最后到世纪运用是必
2、须掌握能力。现在，我国的煤炭开采区已经被尽数找到，如今最重要的就是煤炭的开采、提升和运输。对工作面采用综合机械化掘进。众所周知，越来越自动化的生产离不开合理的、高效的控制系统，所以优秀的控制网决定着我国能源的发展。在掘进工作面中，掘进机、采煤机、刮板运输机和支护设备等组成一个称为采煤机的有机整体来实现采煤工艺的各个工序，它们在工作能力和结构尺寸的配套关系，直接影响到掘进工艺的顺利实施和设备能力的充分发挥。因此，为了正确地选择掘进机组各种设备的形式，不仅要看它们能否满足掘进工艺的要求，同时要注意它们之间的配套性能；更关键的是，要知道是怎么控制的，以及失控后应该怎么处理。我这次进行掘进机电气控制系
3、统设计。采掘机械是煤炭机械化生产的设备，起技术性能和工作质量关系到煤炭的发展和进步。近几年来，采掘机械有着突飞猛进、日新月异的变化，为世人所瞩目。各种类型的采掘机械相继问世，一大批新设备正装备于矿井，在煤炭生产中发挥着举足轻重的作用。所以我这次课程设计要格外认真，为祖国的能源发展尽一份力。关键词：掘进机；电气；控制；PLCIIAbstractOur country is a large industrial and agricultural country. Therefore, the coal as an energy source is at present and the future
4、 for a long period of time is one of main the sources of energy of our country, from coal mining to mining mechanization to automation of mining, China mechanical automation technology flourishing. Improve coal output and enhance the economic benefit of coal production is dug in the development of c
5、ountries in the rapid advance of the development of the basic guarantee. For the tunneling machinery and equipment to understand and master, and finally to the use of the century is to master the ability. Now, Chinas coal mining area has been found out, now is the most important coal mining, lifting
6、 and transportation. Comprehensive mechanization driving is used in the working face. As we all know, more and more automatic production cant leave the reasonable and efficient control system, so the excellent control network decides the development of our country energy.Coal mining working face, bo
7、ring machine, shearer, scraper conveyor, and support equipment (hydraulic support or monomer pillar and beam) etc. consisting of a known for coal mining machine of an organic whole to achieve every process of coal mining technology, them in working ability and the size matching relationship, directl
8、y affects the mining process in the smooth implementation and equipment capacity into full play. Therefore, in order to correctly choose the form of coal mining machinery equipment, not only to see if they the requirements of mining technology, at the same time, pay attention to the matching perform
9、ance between them, more critical is to know how to control and out of control should be how to deal with.This time, I design the electrical control system of the driving machine. Mining machinery is the coal mechanization production equipment, the technical performance and the work quality relates t
10、he coal development and the progress. In recent years, the mining machinery has a rapid, with the change, for the worlds attention. Various types of mining machinery have come out, a large number of new equipment is equipped with the mine, plays a pivotal role in coal production. Therefore, I this c
11、urriculum design should be particularly serious, for the motherlands energy development, a force.Key words: heading machine; electrical; control; PLC目录1.绪论 .11.1 煤炭行业的发展现状及趋势 .11.2 悬臂式掘进机国内外发展现状 .21.3 我国悬臂式掘进机的发展趋势 .61.4 掘进机电气拖动及控制系统研究意义 .82.臂式掘进机整机机构 .102.1 掘进机各部分结构及功能 .102.1.1概述 .102.1.2 截割部 .112.
12、1.3铲板部 .122.1.3本体部 .132.1.5后支撑 .132.1.6行走部 .142.2 系统结构及功能 .152.2.1液压系统 .152.2.2 水系统 .152.2.3润滑系统 .152.2.4电气系统 .153.截割部调速控制系统 .173.1 电机调速方式的选择 .173.1.1截割头恒扭矩双速电机调速控制 .173.1.2 截割头恒功率自动牵引调速控制 .193.2 电机的选择 .193.3 行走部的驱动方式 .204.掘进机电气设备的选型 .224.1 操作和基本原理 .224.1.1电控箱：KXJ250/1140EB .224.1.2操作箱：CZD24/8 .234.
13、1.3其他配件 .244.2 电气系统的可操作部分 .254.3 工作原理 .274.3.1电气系统的四个部分 .274.3.2控制原理 .294.3.3PLC实现功能分析 .294.4 保护与显示 .304.5 安装维护与检修 .314.6 安装维护 .315.PLC 控制系统设计 .345.1PLC 的组成和选型 .345.1.1 PLC的组成 .345.1.2 PLC的选型原则 .345.1.3 PLC的工作原理及工作方式 .355.2 主电路图控制 .355.3PLC 系统硬件设计 .365.4PLC 系统软件设计 .376.技术经济分析 .407.结论与展望 .41致 谢 .42参
14、考 文 献 .43附录 A 译文 .45附录 B 外文文献 .5911.绪论1.1 煤炭行业的发展现状及趋势 先简单回顾煤炭事业发展的过去，在漫长的历史发展中，二十世纪以前我国的煤炭事业“三升两降”，即原煤产量上升、煤炭出口上升、煤炭价格上升、库存下降、煤款拖欠下降，我国的煤炭事业日渐蓬勃，成周期性发展。现在对二十世纪的煤炭事业做分析。2001，我国出现过煤炭下滑的现象，客观原因是因为 2001 年 4 月，国家对煤矿安全专项进行整治，对小煤矿实施“四个一关闭”，便使小煤矿的产量下降。主观原因是内地的新矿出现安全的问题，国家采取关井压产，控制了我国原煤生产的总量；我国短期政策多，长期政策少，试
15、图用亏损补贴、关闭破产的方法挽回，使国有企业进行着短期行为；煤炭又受电力和铁路的垄断，电力为煤炭的第一大门户，用煤占 53%，煤炭主要以铁路运输为主，因此公平竞争少；又因为煤炭矿山处于山区，而且要建立自己的医院、学校，因此社会负担很大。我国的老矿很多且大多数都是日本等当时发达的国家建设的，后期中国在内陆开发的新的矿山，虽然我国的技术已经很发达，但从某种程度来说，还不如日本和欧洲等发达国家先进。在 2001 年前后多次发生了矿难，为矿难者感到惋惜的同时，我们必须检讨我们的生产技术，确实存在很大问题，思想先进的中国所以国家宣布，先暂时关闭一些存在安全问题的煤矿，开始整顿。但与此同时限制了我国煤炭事
16、业的发展，使我国的煤炭事业走向暂时的低谷。但之后我国迅速调整解决方案，短短几个月，我国的煤炭事业复兴起来，又逐渐走向煤炭行业的正轨。2008 年，受经济危机的影响，煤炭行业又规则的走向低谷期。7 年左右的周期规律，导致 2014 年，煤炭行业再次受到挑战。我认为原因有二：一，人民币的升值，使日本和世界需要进口煤炭的国家减少了从中国进口煤炭的需要，都从中国周边国家进口煤炭，阻塞了中国煤炭的营销，而我国的煤炭主要以出口为主，自己国家用不了多少；二,发达国家正在开发高效、节能、清洁的新能源，煤炭行业出现滞后现象。这都是表象，煤炭在中国的发展是世界性的，无论煤炭怎么低谷都是暂时的，因为什么都改变不了煤
17、炭几千年底蕴的本质。首先，我国是中国农业大国和重工业大国，煤炭事业是我国的主要支撑行业，在中国成为发达国家之前，这一行情是很难变化的牌；煤炭是不可再生资源，用一点就少一点，在煤炭没有被更理想的能源所代替时，煤炭应该一直被利用下去；人民币的升值虽然限制了中国的经济发展，但是没有限制亚洲的经济发展，成本高的新能源虽然有可行性，但是超高的成本难以实现大范围推广。2如果中国想解决煤炭事业的暂时问题，完全可以降低煤炭的价格，但是聪明的中国领导人却没有这么做，因为我国煤炭的分布不均，我国的煤炭出现“北煤南调、西煤东调”的格局。很多企业认为煤炭有利可图，于是开始开私家煤炭，或者合伙合资煤炭。今年，煤炭的不景
18、气迫使很多私企和合资的煤矿开始倒闭，这些煤矿安全性比较差，于是国家想收购，却没什么办法，趁着现在煤炭行业比较差，国家对私企和合资的煤炭公司进行收购，国家有掌握了煤炭事业的主动权。中国要想成为世界强国，必须先成为亚洲的强国，和中国竞争最大的亚洲国家就是日本，所以控制煤炭的出口量也间接地限制日本的经济。日本是个岛国，十分需要煤炭资源，他们的煤炭进口为主。那么，若干年后，周边国家的煤炭都用尽了，只能从中国进口煤炭，这时我国可以有两个选择。一，涨价，煤炭的价格上升，阻碍他们经济的发展。二，以和平的态度卖给日本煤炭，让世界人民看清中国是“友谊之邦”，有利于提高中国在世界上的地位。无论用什么样的办法，都会
19、让日本对中国产生依赖，从此控制日本的经济。根据估算，2020 年，煤炭事业会趋近峰值，煤炭开采完毕，现在运输与提升比较火；转运完事呢？当然是营销，若何控制煤炭市场，那是 2020 年之后的事情了。1.2 悬臂式掘进机国内外发展现状 上个世纪初，世界大战战争频繁，用到军火和大量机械化武器，这些武器的动力就是能源，所以能源在上个世纪的发展格外迅速。因此，国内外的设计师大量研发、设计、使用各种大型开发能源的机械设备。目前，国内外仍然继续开发更先进的机械设备，比如：更先进、更安全可高、强度更大、更机械化、更人性化等。所以，在上个世纪，开采煤炭资源的设备已经得到了全面的开发，用掘进机掘进巷道的初步尝试，
20、在此西方列强和美国都得到伟大的表现：比如，英格里斯型隧道钻进机和普列依斯型掘进掩护支架（英国）、安德逊型掘进机（美国）和其他国家都得到相对稳定的发展，而且安德逊型掘进机可与掩护板配合或单独工作。单独工作时，安德逊型掘进机可以用辅助液压油缸移动，其形式与现代掘进机的概念基本上相符合。但是，但是毕竟是上个世纪的设计，是煤炭事业开发的前期，在设计的操作和结构上必定存在颇多的缺点，因此，这几种机器均未得到工业应用。还是上个世纪，第二次世界大战以后，掘进机才刚刚开始得到工业上的应用。在美国，考虑煤层赋存特点，带双钻削头的掘进机得到广泛应用，用于掘进煤巷和房柱式开采。所有，在使用先进机械设备还应该同时因地制宜地考虑我们的开采环境，基本国情等综合慎重考虑。
