1 與時(shí)俱進(jìn)的行業(yè)

　　采煤是一個(gè)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，但也是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)、緊跟科技前沿的行業(yè)，對(duì)于自動(dòng)化的需求也更為迫切，越少的人工不僅意味著成本降低，更重要的是提升了安全性，越少人參與，讓危險(xiǎn)的事情都讓機(jī)器去干，這是煤炭行業(yè)一直在發(fā)展的。

　　西安煤機(jī)是該領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先者，在采掘裝備領(lǐng)域有著七十余年的積淀，其裝備遍布全國各個(gè)煤炭基地。而隨著安全性、人員成本上升，他們也在不斷研發(fā)更為安全、高效、智能的采煤裝備。

　　2018 年，他們計(jì)劃開發(fā)更智能、高效的采煤機(jī)，這款機(jī)器定位于世界級(jí)的水準(zhǔn)，除了本身的控制，其數(shù)字化能力要支撐采煤工作面系統(tǒng)的整體管理。包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸能力，以及開放的接口與外部的定位系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)之間的銜接，另外，更為重要的任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器控制系統(tǒng)軟件、通信與數(shù)據(jù)連接的標(biāo)準(zhǔn)化。

　　2 完美匹配的控制器——X90

　　在這個(gè)開發(fā)過程中，貝加萊的團(tuán)隊(duì)將其在工程裝備領(lǐng)域的X90推薦給了他們，這使得他們眼前一亮。因?yàn)?，這款看上去非?！捌?shí)”的控制器完全適應(yīng)采煤這個(gè)惡劣工況環(huán)境的需求，還有強(qiáng)算力、大存儲(chǔ)、豐富接口，這是一個(gè)再好不過的選擇，因此，他們決定基于X90開發(fā)這款采高達(dá)8.8米的機(jī)器電氣控制系統(tǒng)，這是目前全球最大的采煤裝備。

　　圖 1 采煤機(jī)結(jié)構(gòu)

　　采煤機(jī)由搖臂、牽引部、行走機(jī)構(gòu)、電控箱等構(gòu)成。煤礦井下采煤機(jī)特殊的工作環(huán)境，需要控制器適應(yīng)振動(dòng)強(qiáng)、溫度高、粉塵多、濕度大的工作條件，這需要控制器具有特制的保護(hù)裝置。另外，還需要具有便捷的數(shù)字化診斷與維護(hù)的能力，以及在軟件方面具有模塊化設(shè)計(jì)的能力。

圖 3 采煤機(jī)整體系統(tǒng)架構(gòu)

　　3 X90控制器“裝甲兵”

　　作為一款面向移動(dòng)裝備的控制器，X90被稱為控制系統(tǒng)的“裝甲兵”，其本身對(duì)惡劣環(huán)境非常適應(yīng)。這點(diǎn)在挖掘機(jī)、履帶吊、厘清攤鋪、旋挖鉆、鉆井平臺(tái)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛證明。

　　控制系統(tǒng)采用分布式CAN總線架構(gòu)，包括：接觸器控制、變頻器控制、傳感中心監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊、遙控接收等多條CAN總線，這些都需要應(yīng)用豐富的CAN接口，X90標(biāo)配了4個(gè)CAN接口，以及標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和USB 口。各接口可根據(jù)需要進(jìn)行便捷的擴(kuò)展。

　　圖 2 X90 為工程裝備而設(shè)計(jì)的硬件

　　4 數(shù)據(jù)能力是關(guān)鍵

　　圖 4 該機(jī)型發(fā)布現(xiàn)場(chǎng)

　　X90采用高性能處理器和大容量的存儲(chǔ)能力，這對(duì)于采煤機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)很關(guān)鍵，另外，它的以太網(wǎng)可以與無線設(shè)備連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳到中央調(diào)度室的智能分析系統(tǒng)。

　　在數(shù)據(jù)方面，包含采煤機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、操作狀態(tài)、故障信息、環(huán)境信息，這些數(shù)據(jù)反饋到智能化中心，可以為采煤工作的頂?shù)装蹇刂啤⒚簩幼呦?、工作面?duì)齊控制等提供參考，這樣可以進(jìn)一步提升整個(gè)采煤作業(yè)的工作效率、可靠性、安全性等，以獲得持續(xù)的優(yōu)化。

　　另外一個(gè)重要的應(yīng)用則是預(yù)測(cè)性維護(hù)，由于采煤機(jī)機(jī)械系統(tǒng)處于高負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于生產(chǎn)作業(yè)端來說，預(yù)測(cè)性維護(hù)就變得非常必要，這影響作業(yè)的連續(xù)性和產(chǎn)出。而對(duì)于西安煤機(jī)本身而言，同樣意味著自身機(jī)器設(shè)計(jì)的技術(shù)迭代，以為用戶能夠提供長(zhǎng)期的機(jī)器品質(zhì)提升，以及服務(wù)的可預(yù)測(cè)性，降低“宕機(jī)”帶來的損失。

　　2020年11月13日，通過國家級(jí)驗(yàn)收，贏得了評(píng)委專家的高度贊揚(yáng)，成果整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。這也是西安煤機(jī)一個(gè)新的征程，包括機(jī)器的感測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)、能源優(yōu)化等方面的多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，當(dāng)然，控制器本身作為一個(gè)數(shù)據(jù)源提供了穩(wěn)定可靠的保障。

　　在這次合作中，西安煤機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提到“通過我們的創(chuàng)新，能夠推進(jìn)這個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，煥發(fā)生機(jī)， 而貝加萊的系統(tǒng)為我們提供了各種可能——因?yàn)槲覀兊膭?chuàng)新不止于今天”。