基于PAC的采煤机滚筒自动调高系统设计.doc

1.概述 在采煤机的工作过程中,根据采煤工艺、煤层与煤岩界面状态以及支护要求调整采煤机滚筒高度再通过牵引运动后可以得到特定的截割路径,而截割路径直接决定产品质量与资源回收率,因此,采煤机合理的调高策略是一个受到广泛关注的重要问题。实现采煤机滚筒自动调高可以提高产量,延长机器寿命、提高设备可靠性、保障工人安全、提高煤炭质量、降低设备损耗和故障率,减轻操作工人的劳动强度,尤其加强了工作面的安全保障,同时提高了回采率,减少了资源的浪费,在这些方面具有重要意义。 2.采煤机自动化技术 采煤机的自动化主要包括两部分牵引速度和滚筒切割高度的自动控制。目前国内外绝大多数采煤机牵引速度都实现了手动和自动控制,而采煤机滚筒高度的控制,除国外极少数的采煤机采用存储记忆切割模式进行高度控制外,大部分是靠人工操作,即操作工人靠视力观察及切割噪音来判断采煤机滚筒是在割煤还是割岩,以便调节滚筒的垂直位置。然而由于采煤机在工作过程中产生大量煤尘,使工作面能见度很低,而且机器本身噪音很大,操作工人实际上难以准确及时地判断采煤机的截割状态。如果是在薄煤层工作面,工人行走不便,使操作人员难以及时调节滚筒的高度。因此采煤机在工作过程中经常会截割到顶底板岩石,甚至金属顶梁。采煤机连续截割岩石会加剧滚筒截齿磨损及其它零部件的损坏;对于高瓦斯矿极易引起瓦斯爆炸,形成恶性事故;截割的岩石混入原煤中造成原煤质量下降;另外,滚筒位置调节不当还可能造成顶底煤剩留过厚,降低回采率。解决这一问题的途径是实现采煤机滚筒高度的自动调节。实现采煤机滚筒自动调高不仅是实现采煤工作面生产过程自动化的重要环节,而且对延长机器寿命、提高设备可靠性、保障工人安全、提高煤炭质量具有重要意义,对采煤机械的智能化控制及煤炭工业的可持续发展有很大的促进作用。 3.研究方法 3.1最小二乘法拟合曲线 依据所得到的n组实验数据x1,y1,x2,y2,,x n,y n,能够判断出x 与y之间满足或者大体上满足的某种类型的函数关系式yfx,a,其中aa1,a2,,a m是m个待定系数,这些系数的值可以通过n组实验数据来确定一般要求nm。要求拟合函数fx,a在x i处的值与实验数值y i 的偏差平方和为最小,在这种方法意义下对实验数据实现最佳拟合的方法称为最小二乘法。 拟合函数yfx,a的形式如式1所示 yfx,a n k0 Σa kφkx1式1中φkx为基函数,根据现实的观测数据可将基函数取为幂函数、三角函数、指数函数等,a k为待定系数。通过对牵引部编码器传回脉冲的采集可获得采煤机的水平位置,通过对左、右摇臂角度传感器传回电压值的采集可以获得采煤机左、右摇臂的高度和角度,这样我们就得到了以采煤机水平位置和摇臂高度的很多组有序的实数对,即水平位置i,摇臂高度i,通过用最小二乘法对这一系列有序数对的处理可得到相应的拟合曲线及其表达式,进而得出目标曲线。 3.2预测控制的应用 设被控对象可用以下离散状态方程表示 xk1AxkBukErk yCxkDuk 2 式中xk为n1维状态向量;yk为m1维输出向量;uk为r1维输入向量;rk为q1维干扰向量;Anm、Bnr、Cmn、Dnr及Enq分别为相应的系数矩阵。一般情况下由于系统的输入不直接作用于系统的输出,故矩阵D一般为0。 若系统能控能观,且输入向量维数≥输出向量维数。设所要拟合的目标值为yk为m1维向量,则误差信号ekyk-yk,则由式2可得 ek1 Δxk1 ΔΔ I m-CA ΔΔ A ek Δxk ΔΔ -CB ΔΔ B Δuk I m ΔΔ Δyk1 -CE ΔΔ B Δdk3或者将式3写成如式4的形式 X0k1φX0kHΔukH RΔyk1H dΔdk4式4的形式用来描述广义误差系统。若从当前时刻,即从k1的时刻到未来n步的目标值已知,我们希望当前时刻的输出值yk能完全跟上当前时刻的目标值yk,则必须控制输出在n步之前就开始变化。 3.3模糊控制的应用 将模糊控制应用在传感器信号的处理上,在辅助记忆控制的基础上,增加人工经验,整合多路传感器信号,经过处理后,进行信号输出。如图1所示。 之所以采用模糊控制,是当多路传感器信号发生较大的变化时,怀疑是否割到顶板岩层的时候,对采集的信号进行判断,实现对记忆控制的弥补,如图2所示。 图1多传感器数据模糊控制策略 图2模糊控制与记忆控制关系 3.4PAC技术 本研究的关键技术是采用PAC系统及其硬件设备,并以LAB-VIEW为软件平台。PAC构架是由NI LabVIEW以及五种PAC硬件平台加上实时操作系统组成的。LabVIEW不仅提供创建复杂测量控制系统的编译灵活性,同时因为它直观的图形化开发界面而非常容易使用。使用LabVIEW,可以利用数百个内置的控制和分析函数,快速开发各种复杂程序。还可以在LabVIEW中调用其他软件开发的程序代码,如LabWindows/CVI、C或MathWorks Simulink等,用于处理I/O、运动控制、机器视觉及仪器通信等各种应用。使用NI PAC构架定制高级测量和自动化控制系统①将复杂的处理功能集成到已有自动化系统中 ②设计稳定可靠的机器监控和OEM生产系统。 3.5实验手段 3.5.1实验台原理 基于PAC的采煤机滚筒自动调高系统设计 煤炭科学研究总院张扬 [摘要]针对采煤机滚筒自动调高存在的技术难题和单纯采用记忆调高的局限性,采取以记忆调高为主,预见控制和模糊控制为辅 的综合控制方法实现采煤机滚筒的自动调高。在没有可以直接分辨煤岩分界传感器的条件下用模糊控制进行处理,以判断截齿是 否截割到岩层,从而输出控制,调整滚筒高度,实现智能调高。在硬件上采用PAC可编程自动化控制器取代传统的PLC控制,可 大幅调高运算速度和能力,使运行可靠。 [关键词]采煤机滚筒调高煤岩 PAC 下转第648页 647 为了简化真实采煤机,采用采煤机试验台来模拟真实采煤机,该试验台可从本质上模拟真实的采煤机,简化真实采煤机的结构,其原理简图如图3所示。 图3采煤机试验台原理 试验台主要拟包含两个部分,包括牵引部分和调高部分。牵引部采用电机驱动,通过旋转编码器来采集采煤机在工作面的位置。调高部分通过使用两个电机驱动摇臂来模拟真实采煤机的调高油缸驱动摇臂, 通过控制电机的正转、 反转来实现摇臂的调高。两个摇臂电机同轴安装两个角度传感器以采集两摇臂当前角度。在导轨的两端分别装有两个限位开关,用来采集采煤机的限位信号。应设置应变传感器模拟截齿信号,压力传感器模拟油缸压力信号,频谱传感器模拟摇臂振动信号,电流传感器模拟截齿电流。 3.5.2硬件系统组成 硬件系统的主要组成单元有嵌入式计算机模块、键盘、鼠标、显示器、I/O 板卡、现场传感器、继电器组、牵引部电机、左/右摇臂电机、电源、信号检测电路、电气控制电路等。系统组成结构图如图4所示。 系统使用的嵌入式计算机采用PC/104总线结构,其硬件上具有较高的硬件性能,作为中央控制器,主要完成对采集数据的处理和运算以及对输出的控制;数据采集卡由高性能、多功能数据采集模块构成,其作为信号采集与测量单元,及时检测和反馈各种参数;键盘和鼠标用来人工手动操纵采煤机工作,并在人机界面上通过点击相应的按钮完成对应的功能;电源模块用来给整个系统供电,包括对控制器和传感器系 统的供电;显示器用来显示人机界面和相应的采煤机当前摇臂的轨迹;I/O 板卡是连接采集卡与周边传感器和输出继电器的纽带,完成了它们之间电平的转换和信号的传输;现场的传感器用来采集相应的信号。 图4系统组成结构图 4.结语 在充分进行现场调研和深入研究采煤机调高技术的基础上,基于LABVIEW 编制以记忆调高为主并兼顾有模糊控制和预测控制的调高算法,并用PAC 控制器取代传统的PLC 控制器。搭建实验台,并在实验台上调试成功,以期能够应用与采煤机的实际系统之中。参考文献 [1]雷玉勇.国外采煤机滚筒自动调高[J ].煤矿机电,19906.[2]张伟.基于采煤机DSP 主控平台的自动调高预测控制[D ].上海上海交通大学,2007. [3]刘春生等.采煤机滚筒调高截割记忆程控的控制策略[J ].辽宁 工程技术大学学报, 20075 .上接第647页 一、 专业人才需求分析对计算机网络人才的需求是由社会发展大环境决定的,我国的国家信息化进程已经并将继续对计算机网络人才的需求产生重要的影响。 “以信息化带动工业化、以工业化促进信息化”,这是我国已经确定的长远战略发展目标。如何通过广泛应用互联网,对企业现有业务流程进行现代化改造,是企业实现信息化发展的重要内容之一。网络人才的社会需求总量在计算机行业属于排名靠前的,每年需要大量的各种层次的网络人才,高职院校毕业生主要从事网络行业的基础工作,特别优秀的可以从事一些网络研究工作,但大部分是从事计算机网络系统的组建、维护和管理等业务工作。 高科技时代的发展造就了新的专业需求,信息产业越来越离不开网络技术。平面媒体、广播媒体、电视媒体与网络媒体的融合也越发不可阻挡。但同时我们也看到,网络技术人才的大量短缺已经成为制约我国信息化发展的主要“瓶颈“之一。特别是大专院校毕业生往往没有经过专业的职业培训,缺乏网络技术的实践知识和职业技能,不能完全胜任所担负的工作,在网络技术人员的供求之间形成巨大的缺口。高职计算机网络专业人才的培养工作距用人单位的要求尚有一定的差距,主要存在以下问题 1缺乏基本的抽象分析问题能力和独立解决问题的能力;2仅有书本知识,不能解决实际问题,对工具和方法的应用不熟、经验不足; 3知识结构不合理,没有反映出行业的发展现实;4价值取向和对职业生涯的规划不成熟;5各高校的计算机网络技术专业差异太大,难以确定毕业生的能力特点。 二、高职计算机网络专业人才培养的不足分析1课程体系与教学方法相对陈旧总的来说,目前职业院校计算机网络专业的课程体系,是根据学生的学习特点设计的。但有些课程的内容只是普通高校课程的简化,注重理论知识的培养,实用技能的训练相对不足。尤其是课程内容滞后于专业技术的更新与发展,案例教学、项目教学内容极少,导致学生在实际工作中分析问题和解决问题的能力较弱。另一方面,在职业技能培养方面,职业技能训练不成体系,力度不够,对职业素质的教育如开拓精神、市场观念、管理技巧、团队精神、应变能力等尚没有得到全面的实施。现有课程体系存在以上问题,与社会需求和行业发展相脱节,导致该专业毕业的学生不能很好地适应相关行业工作。 由于职业教育招生困难,导致生源的整体素质要比过去有所降低。有些学生文化基础素质较低,学习的自觉性比较差。但客观的分析后,并不是这批学生没有能力,而是需要有适合他们学习的课程和教学方法,要增强教材和教学方法的趣味性,给予学生更多动手的机会,激发 学习的主动性。 在实际访谈调研中人们发现,这批学生对于操作性比较强的课程很感兴趣,并且能够很好地掌握。对于工具类的课程,学生的接受能力比较强。 2该专业师资缺乏,职业实践能力和经验不足,专业知识滞后该专业具有良好职业实践能力和经验的教师严重缺乏,这样会导致他们在教学过程中无意识的偏离专业培养方向。现有教师缺少职业培训、技术更新滞后、缺乏教育创新机制等,也是影响教学质量的主要问题。 3专业实训条件以及软件教学资源不足 实训基地和实践教学设施条件不足,特别表现在软件教学资源不足,现有硬件条件难以发挥应有作用。计算机网络专业行业现状分析 南宁市经济信息中心 陆珊 [摘要]如今,网络技术的发展、网络应用的普及,使得现代社会网络无处不在,我国上网计算机总数呈现出高速的增长态势,网络在国民经济中的重要性日益凸现。网络在向社会生活渗透的同时,也在与传统产业紧密结合,并且已经渗透到传统企业开发、生产、经营和售后服务的各个环节。企业对网络的利用率大幅度提高。网络科技的兴起,带动了整个社会经济和科技世界的革命性发展, 同时也为数以万计的计算机人才展现了一个广阔的世界。这个新的视野对于广大的IT 行业人员而言, 它代表着广泛的技术应用,更多可选择的就业机会和更高更远的发展空间。[关键词]网络人才信息化工业化课程体系 648