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刮板输送机多电机运行控制研究

文档作者：杨耀杰文档来源：山西焦煤汾西矿业集团机电处		点击数：	更新时间： 2025年10月05日
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总第223期
2021年第11期
机械管理开发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 223
No.l 1,2021
自动化技术与设计DOI:10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2021.11.094
刮板输送机多电机运行控制研究
杨耀杰
（山西焦煤汾西矿业集团机电处，山西介休032000）
摘要：为了确保采掘作业面布置的刮板输送机平稳运行，避免机头、机尾电动机功率不平衡带来的刮板链受
力异常问题，基于PLC.CAN总线提出一种多电机运行控制系统，对该控制系统中多电机运行控制方法、运行
控制软件等进行了详细阐述。经实践应用表明，该控制系统不仅可解决刮板输送机重载启动控制问题，而且可
有效避免刮板输送机多电机运行不同步问题，在一定程度上提高了煤矿井下刮板输送机运行效率。该研究成
果可为其他矿井刮板输送机运行控制提供借鉴。
关键词：刮板输送机变频器电动机运行控制功率平衡
中图分类号:TH222 文献标识码:A 文章编号:1003-773X（ 2021 ）11 -0223-02
引言
现阶段煤矿井下采掘作业面使用的刮板输送机
普遍使用变频器实现软启动，但是现场应用过程中
由于运输的煤、肝石量存在较大差异,使得刮板输送
机机头、机尾电动机功率失衡,难以保持同步运行
为此，本文基于PLC设计多电机运行控制系统，其
通过对机头、机尾变频器监测与控制,实现多电机均
衡运行，提高了刮板输送机工作效率。
1多电机运行控制总体方案
多电机运行控制系统总体结构方案如图1所
示。其主要结构包括电动机、变频器及PLC等。整个
控制系统以PLC为核心组件，并通过CAN总线与
布置在机头、机尾的变频器进行通信,实现运行状态
监测及控制，并实时显示刮板输送机运行状态Wo
机头位置的变频器1、机尾位置的变频器2分
别作为主机、从机,PLC实时监测变频器1运行参
数,确定电机转速、转矩，并以监测获取到的参数为
依据通过调整变频器2运行实现机尾电机转速、转
矩与机头电机一致。
图1多电机运行控制系统总体结构方案示意图
收稿日期:2021-05-13
作者简介：杨耀杰（1989—）,男，山西平遥人，毕业于东北大学
采矿工程专业，本科，助理工程师。
2多电机运行控制方法及程序
2.1多电机运行控制方法
具体工作面多电机运行控制方法如图2所示。
电机运行控制方法包括转矩补偿控制、变流闭环控
制两种，具体通过PLC控制机头、机尾变频器运行，
最终实现机头、机尾电机均衡运行旳。使用PI系统反
馈电动机输入电流情况,并对机头、机尾电机运行转
矩进行补充,减少机头、机尾电动机两侧电压降给电
机运行控制带来的不利影响。机头、机尾电机位置电
压降主要是由于供电电缆长度差异引起的W
图2多电机运行控制示意图
2.1.1刮板输送机启动运行控制
在刮板输送机运行启动初期，构建完成通信系
统后机头、机尾电机启动运行。PLC依据刮板输送机
上剩余载荷量向变频器发出转速指令，具体如图2
主机部分。当刮板输送机处于轻载启动时，即启动电
流/< 1.5/实（/实表示额定电流），电机以PLC给定的
额定转矩启动运行；当刮板输送机处于冲击载荷或
者重载荷启动时，即则给定电流经过限
幅、PI后与实际电流间差异形成反馈，PLC根据反
馈结果对电机启动速度n进行一定补偿（△“）,最
•224« 第36卷
终机头、机尾电机均按照速度«.(»,=«+An)瞬间进
行启动。
2.1.2多电机协同控制
刮板输送机多电机协同控制如图2中的从机部
分。从机控制基础为力矩控制，由于电缆线铺设长度
在500 m以上，因此主、从机运行过程中电流差应控
制在5%以内，以确保刮板链不会出现疲劳断裂问
题。为了确保主、从机功率平衡，具体控制分为以下
两个部分：
1) 主机转矩Tlo从机依据PLC监测获取到的主
机转矩八为启动转矩，从而实现机头、机尾电机功
率平衡,使得刮板输送机较为均衡运行。
2) 转矩调节。刮板输送机在冲击载荷、落煤等作
用下，主、从机间电流差往往超过5%,机头、机尾电
机运行存在较大偏差，严重时会导致刮板链岀现断
裂、设备紧急停机等情况。在刮板输送机运行过程
中，当主、从机间电流差超过5%时，限幅、PI即对电
流进行负反馈调节，使得控制系统具备一定的应急
调整能力，确保机头、机尾侧电机可正常运行。经过
调整后，从机按照£转矩运行(T2=TMT)°在刮板
输送机运行过程中PLC实时获取机头、机尾位置电
机转矩、转速差，以便判定主、从电机运行协同情况。
若监测发现转矩或者转速差超过允许值时，则按照
上述调整方法对从电机运行进行调整，但是在调整
前应对刮板输送机上运输的煤量进行监测。
2.2多电机运行控制程序
机头、机尾变频器与PLC间使用可靠性较强、
通信效率较高的CAN总线方式，完成接线后，在确
保变频器可正常运行基础上对变频器运行参数进行
设定。在对变频器通信参数进行设定时，将通信协
议、机头变频器、机尾变频器、控制命令来源等分别
设定为01、02、03 .06,CAN总线的通信速度设定为
1 Mb/so在对变频器通信参数设定完成后，设定PLC
通信参数。首先在CAN Builder中将机头变频器、机
尾变频器通信地址分别设定为02,03,并对变频器
进行映像关系配置，将PLC控制、监测地址分别配
置为 RxPDO、TxPD0。
具体刮板输送机多电机运行控制流程如图3所
示。运行时首先完成PLC.CAN通信模块等初始化
处理，完成初始化后在PDO模块中完成RxPD0、Tx-
PDO地址配置;PLC向变频器发出0640控制至变频
器开始启动运行；变频器启动后,PLC从TxPDO获
取变频器运行数据，并通过内置的多级运行控制程
图3多电机运行控制流程
序确保机头、机尾电机均衡运行。当变频器运行出现
故障时,采集刮板输送机上煤炭量及主、从电机运行
参数进行综合比对，并对运行故障进行自动修复。
3结论
1) 刮板输送机是采掘作业面重要的运输设备之
一。随着矿井生产能力不断提升，刮板输送机装机功
率不断提升。刮板输送机驱动电机数量也由以往的
1台逐渐增加至3台甚至4台以上。多电机虽然可
满足刮板输送机运行需要，但是存在功率不平衡问
题，从而给刮板输送机正常运行带来一定影响。
2) 提岀综合使用PLC.CAN总线对刮板输送机
电动机运行进行控制，将机头、机尾电动机分别设定
为主、从机,PLC对机头、机尾位置变频器运行情况
进行监测，并依据主电机运行情况对从电机运行进
行控制。提出的多电机控制系统可在一定程度上提
升刮板输送机运行效率。
参考文献
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(编辑:李俊慧)
(下转第227页)
2021年第11期
张晓静:基于无功补偿技术的煤矿变电站系统研究
•227-
当过零检测不合格时，重新计算系统输出频率，当频 率适合时,执行RBF计算等后续流程;当频率不适 合时，程序结束。系统初始化模块主要用于配置时钟 及外设、I/O初始化、ADC初始化、CAP初始化、事件 管理器初始化以及变量初始化等。A/D信号采样模 块完成系统信号的采集、启动中断并完成数据存储。 过零检测模块触发CAP中断后，设置过零标志位, 当系统频率值位于区间时，将过零标志位置位。控制 模块用于对系统电压、补偿电压等进行RBF神经网 络预测，并对补偿电压值及逆行PR、PI调节,提高系 统精度。保护模块用于封锁PWM信号，当系统电流 过大、频率不符时,触发并运行保护模块。
5结语
该无功补偿装置在某煤矿变电站系统中投入应 用后，结果表明,在煤矿变电站系统中加入无功补偿 装置,对于稳定煤矿井下供电电压、抑制谐波、提高 设备功率因素等方面都取得了较好的效果，使得煤
矿井下变电站设备运行更加平稳、安全、节能，提高 供电质量，保障了煤矿供电系统的安全性。
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(编辑：王慧芳)
Research on the Substation System of Coal Mine with Reactive Power Compensation Technology
Zhang Xiaojing
(Electromechanical Engineering Zone of Mine No.l, Shanxi Huayang Group Xinneng Co., Ltd., Yangquan Shanxi 045008)
Abstract： In view of the problems of serious active power loss, poor power supply quality and low working efficiency in coal mine substation system, reactive power compensation device is designed for coal mine substation. Based on the analysis of the basic principle of reactive power compensation, the overall design of reactive power compensation device is completed, and the software and hardware design is realized based on TMS320F2812 chip. The actual use results show that the device can improve the power supply quality of coal mine substation equipment, reduce power loss, and improve equipment efficiency.
Key words： reactive power compensation; SVG; Keil ARM; coal mine substation
(上接第224页)
Research on Multi-motor Operation Control of Scraper Conveyor
Yang Yaojie
(Mechanical and Electrical Division, Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Group, Jiexiu Shanxi 032000)
Abstract： In order to ensure the smooth operation of the scraper conveyor arranged in the mining operation surface and avoid the abnormal force of the scraper chain brought by the unbalanced power of the head and tail motors, a multi-motor operation control system is proposed based on PLC and CAN bus, and the multi-motor operation control method and operation control software in this control system are elaborated. The practical application shows that the control system can not only solve the scraper conveyor heavy load start-up control problem, but also effectively avoid the scraper conveyor multi-motor operation unsynchronized problem, and improve the coal mine underground scraper conveyor operation efficiency to a certain extent. The research results can provide reference for the operation control of scraper conveyor in other mines.
Key words： scraper conveyor; frequency converter; motor; operation control; power balance

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