力Ｊ｝搋岛脚Ⅳｏ砒肌咖２００８年９月
电牵引采煤机特点及在矿井生产中应用浅析
赵
峥邓成伟贾强
（铁煤集团晓南矿，１１２７００）
【摘要Ｊ采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，工作环境恶劣，如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断造成巨大的经济损失．随着煤炭工业的发展，采煤机的功能越来越多，其自身的结构、组成愈加复杂，因而发生故障的原园也随之复杂。
【关键词】
电牵引采煤机；结构特点；生产应用
１）非机载系统的优点
由于变频器、变压器与机器分离，采煤机的机身长度较短，两滑靴间的距离较小，对工作面起伏、弯曲的适应性较好；可以选择或设计裕度较大的变频器的变压器，对提高其工作可靠性十分有利；变频器、变压器作为独立的部件置于工作面的巷道内，避免了因采煤机工作的振动对变频器的影响，提高其工作可靠性，冷却问题变得容易解决，维护和检修十分方便，并与采煤机电控分开，避免信号干扰；在薄煤层使用的采煤机，因机身要求薄。长度要求短，变频器和变压器放在机外，便于缩小薄煤层采煤机的外形尺寸，其优越性更加突出。
２）非机载系统的缺点
连接变频器与牵引电机的牵引电缆在采煤机工作过程中容易产生弯曲疲劳损坏，产生短路接地或断路现象，影响采煤机电控系统和变频器工作的可靠性。必须很好地解决变频器的漏电保护问题；由于牵引电缆比较长（３００ｍ左右），电缆的断面直径又受到限制（一般不超过７０ｒａｍｚ），故从变频器输出到电动机输入的电压降较大，尤其在低频时由于输出电压低，电压降所占比例更大，１０Ｈｚ以下达不到恒扭矩的性能指标，必须选择有良好的低频电压提升性能的变频器，予以补偿。
总之，机载系统取消了易出故障的牵引电缆，传输效率高，低频特性好，电缆不易损坏，能充分发挥变频器的电气性能。变频器显示屏也置于机身上，便于司机随时观察。但机载系统最大的问题是防振、冷却、信号干扰，但这些问题都可以采取措施加以解决。
随着煤矿对高产、高效工作面要求．近年来采煤机的技术发展日新月异。一是采煤机装机功率不断增加。为了满足高产高效综采工作面快速割煤对采煤机的高强度、高性能需要，不论是厚、中厚煤层还是薄煤层采煤机。其装机功率（包括截割功率和牵引功率）均在不断加大。二是控制系统日趋完善。采煤机电气控制功能逐步齐全，可靠性不断提高，在通用性．互换性和集成化等方面已有较大进步。三是国内从２０世纪９０年代初已逐步停止研究开发液压牵引采煤机，并将研究重点转向电牵弓ｌ采煤机，后者已成为国内采煤机的研究重点。
１．电牵引采煤机的结构特点
电牵引采煤机在我国目前还处于发展的初期阶段，比如鸡西煤矿机械厂生产的ＭＧ２×３００－－－ＧＷ及ＭＧ２×３００一ＡＷｌ型号，西安煤矿机械厂生产的ＭＸＡ－－３００／４、５ｗＲ及ＭｘＡ————＿６００／４、５ｗＧ型号，辽源煤矿机械厂生产的ＭＧｌ５０／３７５一ｗｌ及ｗＧ６７５一ｗｌ等机型均属于大功率液压牵引方式的采煤机，在我国得到广泛的应用，其主要特点是：
（１）具有良好的牵引特性：可以在采煤机前进时提供牵引力。使其克服阻力移动；也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。采煤机能在所有条件下按要求的速度运行。
（２）可用于大倾角煤层：牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器。因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的１．６－－２．０倍．所以电牵引采煤机可用在４０。—５０。倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。
（３）运行可靠，使用寿命长，电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和髓流子有磨损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠。故障少，寿命长．维修工作量小。
（４）反应灵敏，动态特性好：电控系统能及时调整各种参数．防止采煤机超载运行。
（５）结构简单、效率高：电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达９９％，而液压礤煤机的效率只有６５％—７０％左右。
３．变频器的选择问题
１）变频器容量问题
由于采煤机在井下工作面工作条件十分恶劣，如工作面输送机弯曲、
煤矸石的挤压等常常引起采煤机滑靴的蹩卡。对变频器产生很大的冲击，容易损坏大功率电气、电子元件，所以．选择的变频器必须要有足够的容量裕度，才能保证采煤机工作的可靠性。实践证明，采煤机用变频器的功率应大于牵引电机额定功率的１．５倍。
２）电压调节问题。煤矿井下供电质最不高，电压波动较大，因此，变频器必须在输入电压波动的情况下，仍能保持固定的输出电压，应选择允许供电电压波动较大的变频器为宜。
３）压降补偿问题。在非机载系统中牵引电缆很长（３００Ｉｌｌ左右），电压降很大，变频器在低频工作时（一般１０Ｈｚ以下）电机输出扭矩下降，往往会出现低频时采煤机不能行走的现象。而要求较高的启动频率。易产生启动电流冲击，所以，要求变频器有低频电压提升功能，而且调节范围要大，才能满足井下的使用要求。
４）过载能力和电流限制。除了选择裕度大的变频器提高其过载能力外，变频器本身也必须有较高的过载能力，承受过电流的时间尽可能长。并在过负荷时，能对变频器最大电流进行限制，这样的变频器比较适合煤矿工况。
由此可见，矿用变频器必须选择有较大的容量裕度，而且有与煤矿的特殊工况相匹配的各项性能参数。
结语：随着煤矿综采技术的发展，煤矿对大功率电牵引采煤机的需求逐渐增加，尤其在我国一些大型煤矿企业对高产高效的采煤设备提出了一些更高的要求，传统的机械牵引、液压牵引方式的采煤机由于系统结构复杂、传动效率低、使用寿命短等缺点，使得电牵引采煤机成为发展的主流方向。因此。有必要对电牵引采煤机的结构特点和应用中的问题加以深入的分析和研究。
２．电牵引采煤机在煤矿生产应用中的问题
电牵引采煤机在应用中有几个常见问题，如直流牵引与交流牵引、变频器的机载与非机载、变频器的选择等。下面对这几点进行分析和探讨。
２．１．直流牵引与交流牵引的比较在电牵引发展过程中，选择直流调速方式一直是大家十分关心的问题，从国际电牵引发展来看，美国一贯采用直流涮速，日本选择交流调速，而英国、德国先有直流电牵引，后有交流电牵引。虽然两种调速方式都适用于采煤机工作，但在可靠性和先进性方面是有差距的。
直流电牵引中最薄弱的环节是防爆直流电机，直流电机体积大、结构复杂，由于防爆结构原因，碳刷与整流子片接触摩擦发热，热量散发慢以及磨损下来的粉末难以排除，因此，碳刷的寿命低，可靠性差。且在井下维修比较斟难。交流电牵引采用的是交流鼠笼式电机，体积小，防爆结构简单，工作呵靠．寿命长，维修方便，但在驱动交流电机的涮速装置上还有不足。随着国际上电力、电子技术的迅速发展，交流变频调速技术越来越先进．越米越成熟可靠。直流电牵引由于受直流电机尺寸的限制，功率不可能做大，在嘲样外形尺寸下，交流电机功率可以做得更大一些，这有利于电牵引采煤机向大功率、高参数、高可靠性方面发展。从发展观点看。交流电牵引比直流电牵引更有发展前途。
２．２．变频调速装置的安装方式比较
在交流电牵引中，安装在采煤机机身上的交流变频调速装置叫机载系统，把变频器和变压器从采煤机上分离出来安置在工作面的巷道内，用一根特殊的牵引电缆与采煤机连接起来。这种布置方式叫非机载系统。目前，国际上采煤机交流调速装置存在机载和非机载两种型式，机载系统以日本的三井三池公司生产的ＤＲｌ０２１０２型采煤机为代表，德国艾柯夫生产的ＳＬＳ００型采煤机采用非机载系统。作者简介：赵峥．铁煤集团晓南矿。
【参考文献】
【Ｉ】王启广季炳文＜电牵引采煤机的现状与发晨）【Ｊ】．矿山机械２００４（０９）．【２】张动宁海掾‘浅析电牵引采煤机的应用）ｆＪ】．科技情报开发－５经济２００６
（ｔ２）．
【３】张旭生＜采煤机电气设备与电气控制技术）【Ｊ】．科技资讯２００７（１２）．
万方数据
１７０
电牵引采煤机特点及在矿井生产中应用浅析
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
赵峥， 邓成伟， 贾强铁煤集团晓南矿,112700南北桥
SOUTH NORTH BRIDGE2008，(9)0次
参考文献(3条)
1. 王启广. 季炳文 电牵引采煤机的现状与发晨[期刊论文]-矿山机械 2004(09)2. 张勤. 宁海栋 浅析电牵引采煤机的应用[期刊论文]-科技情报开发与经济 2006(12)3. 张旭生 采煤机电气设备与电气控制技术[期刊论文]-科技资讯 2007(12)
相似文献(10条)
1.期刊论文 任静松 MG200/500WD电牵引采煤机液压系统分析 -科技信息2010(10)
本文介绍了电牵引采煤机液压调高系统的组成和结构特点,通过对液压元件作用的分析,阐述了液压调高系统的控制原理和液压工作原理.
2.期刊论文 李兆祥 电磁调速电牵引采煤机研制 -煤矿安全2004,35(2)
文章介绍了MG132/308-DW电磁调速无链电牵引采煤机结构特点,技术参数和技术关键,主要功能及应用情况.
3.期刊论文 李福固 MGTY400/900-3.3D电牵引采煤机的特点 -煤矿机械2001(12)
介绍MGTY400/900-3.3D电牵引采煤机的组成、结构特点及使用情况.
4.期刊论文 章立强. 黄国旺. ZHANG Li-qiang. HUANG Guo-wang MG100/238-WD型薄煤层电牵引采煤机的研制 -煤矿机电2007(3)
在分析现有薄煤层电牵引采煤机的基础上,设计出MG200/238-MD型新型薄煤层电牵引采煤机.文中介绍了该采煤机的结构特点,可为今后我国发展薄煤层采煤机的研制工作提供一种设计思路.
5.期刊论文 周新建 MGN132/316-DW型薄煤层电牵引采煤机 -煤矿机械2002(7)
介绍了MGN132/316-DW型薄煤层电牵引采煤机的结构特点和技术特征,结合对薄煤层采煤机技术要求的分析,提出了一些改进、完善薄煤层电牵引采煤机性能的建议.
6.期刊论文 张德华. 李建峰 376型电牵引采煤机在显德汪矿的推广应用 -科技资讯2009(4)
MG160/376-BWD型薄煤交流变频电牵引采煤机具有机身薄,探作方便.装机功率大、破碴能力强、牵引速度稳定、事故率极低,检修维护简单方便手结构特点和薄煤开采优势.社会经济效益明显,是薄煤层,煤层赋存条件复杂、煤质较硬的综采工作面创高产高效的理想和首选机型.
7.期刊论文 冉涛. RAN Tao MG200/456-WD型薄煤层电牵引采煤机 -煤矿开采2005,10(5)
通过分析MG200/456-WD型薄煤层电牵引采煤机的结构特点、在矿井中的应用情况,证明该采煤机主参数先进合理,总体结构简单可靠,各项技术性能指标达到了设计要求,能适应于f≤4的薄煤层开采,显示了新一代薄煤层采煤机的突出优越性.
8.期刊论文 王翠芬. WANG Cui-fen MG300/711-WD交流电牵引采煤机的研制 -煤炭技术2010,29(11)
介绍了MG300/711-WD交流变频电牵引采煤机的技术参数和结构特点.该机为大倾角工作面的采煤机造型提供了一种比较理想的机型.
9.期刊论文 杜忠. 孟庆坤. 陈宗根 1140V开关磁阻电机调速技术在电牵引采煤机上的应用 -煤矿机电2004(2)
本文着重介绍电牵引采煤机采用的新一代1140V电压直接供电的开关磁阻电机调速系统的调速原理、结构特点及试验情况.
10.期刊论文 邱锦波. 刘振坚. 芮国洪. 马士奎 PLC在交流电牵引采煤机电气控制系统中的应用 -煤矿自动化2000(2)
介绍一种基于可编程控制器的新型交流电牵引采煤机电气控制系统.叙述了该系统的硬件和软件结构特点、设计方法以及在提高控制系统可靠性、抗干扰性能方面所采取的一些措施.
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_nbq200809157.aspx
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力Ｊ｝搋岛脚Ⅳｏ砒肌咖２００８年９月
电牵引采煤机特点及在矿井生产中应用浅析
赵
峥邓成伟贾强
（铁煤集团晓南矿，１１２７００）
【摘要Ｊ采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，工作环境恶劣，如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断造成巨大的经济损失．随着煤炭工业的发展，采煤机的功能越来越多，其自身的结构、组成愈加复杂，因而发生故障的原园也随之复杂。
【关键词】
电牵引采煤机；结构特点；生产应用
１）非机载系统的优点
由于变频器、变压器与机器分离，采煤机的机身长度较短，两滑靴间的距离较小，对工作面起伏、弯曲的适应性较好；可以选择或设计裕度较大的变频器的变压器，对提高其工作可靠性十分有利；变频器、变压器作为独立的部件置于工作面的巷道内，避免了因采煤机工作的振动对变频器的影响，提高其工作可靠性，冷却问题变得容易解决，维护和检修十分方便，并与采煤机电控分开，避免信号干扰；在薄煤层使用的采煤机，因机身要求薄。长度要求短，变频器和变压器放在机外，便于缩小薄煤层采煤机的外形尺寸，其优越性更加突出。
２）非机载系统的缺点
连接变频器与牵引电机的牵引电缆在采煤机工作过程中容易产生弯曲疲劳损坏，产生短路接地或断路现象，影响采煤机电控系统和变频器工作的可靠性。必须很好地解决变频器的漏电保护问题；由于牵引电缆比较长（３００ｍ左右），电缆的断面直径又受到限制（一般不超过７０ｒａｍｚ），故从变频器输出到电动机输入的电压降较大，尤其在低频时由于输出电压低，电压降所占比例更大，１０Ｈｚ以下达不到恒扭矩的性能指标，必须选择有良好的低频电压提升性能的变频器，予以补偿。
总之，机载系统取消了易出故障的牵引电缆，传输效率高，低频特性好，电缆不易损坏，能充分发挥变频器的电气性能。变频器显示屏也置于机身上，便于司机随时观察。但机载系统最大的问题是防振、冷却、信号干扰，但这些问题都可以采取措施加以解决。
随着煤矿对高产、高效工作面要求．近年来采煤机的技术发展日新月异。一是采煤机装机功率不断增加。为了满足高产高效综采工作面快速割煤对采煤机的高强度、高性能需要，不论是厚、中厚煤层还是薄煤层采煤机。其装机功率（包括截割功率和牵引功率）均在不断加大。二是控制系统日趋完善。采煤机电气控制功能逐步齐全，可靠性不断提高，在通用性．互换性和集成化等方面已有较大进步。三是国内从２０世纪９０年代初已逐步停止研究开发液压牵引采煤机，并将研究重点转向电牵弓ｌ采煤机，后者已成为国内采煤机的研究重点。
１．电牵引采煤机的结构特点
电牵引采煤机在我国目前还处于发展的初期阶段，比如鸡西煤矿机械厂生产的ＭＧ２×３００－－－ＧＷ及ＭＧ２×３００一ＡＷｌ型号，西安煤矿机械厂生产的ＭＸＡ－－３００／４、５ｗＲ及ＭｘＡ————＿６００／４、５ｗＧ型号，辽源煤矿机械厂生产的ＭＧｌ５０／３７５一ｗｌ及ｗＧ６７５一ｗｌ等机型均属于大功率液压牵引方式的采煤机，在我国得到广泛的应用，其主要特点是：
（１）具有良好的牵引特性：可以在采煤机前进时提供牵引力。使其克服阻力移动；也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。采煤机能在所有条件下按要求的速度运行。
（２）可用于大倾角煤层：牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器。因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的１．６－－２．０倍．所以电牵引采煤机可用在４０。—５０。倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。
（３）运行可靠，使用寿命长，电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和髓流子有磨损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠。故障少，寿命长．维修工作量小。
（４）反应灵敏，动态特性好：电控系统能及时调整各种参数．防止采煤机超载运行。
（５）结构简单、效率高：电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只做一次转换，效率可达９９％，而液压礤煤机的效率只有６５％—７０％左右。
３．变频器的选择问题
１）变频器容量问题
由于采煤机在井下工作面工作条件十分恶劣，如工作面输送机弯曲、
煤矸石的挤压等常常引起采煤机滑靴的蹩卡。对变频器产生很大的冲击，容易损坏大功率电气、电子元件，所以．选择的变频器必须要有足够的容量裕度，才能保证采煤机工作的可靠性。实践证明，采煤机用变频器的功率应大于牵引电机额定功率的１．５倍。
２）电压调节问题。煤矿井下供电质最不高，电压波动较大，因此，变频器必须在输入电压波动的情况下，仍能保持固定的输出电压，应选择允许供电电压波动较大的变频器为宜。
３）压降补偿问题。在非机载系统中牵引电缆很长（３００Ｉｌｌ左右），电压降很大，变频器在低频工作时（一般１０Ｈｚ以下）电机输出扭矩下降，往往会出现低频时采煤机不能行走的现象。而要求较高的启动频率。易产生启动电流冲击，所以，要求变频器有低频电压提升功能，而且调节范围要大，才能满足井下的使用要求。
４）过载能力和电流限制。除了选择裕度大的变频器提高其过载能力外，变频器本身也必须有较高的过载能力，承受过电流的时间尽可能长。并在过负荷时，能对变频器最大电流进行限制，这样的变频器比较适合煤矿工况。
由此可见，矿用变频器必须选择有较大的容量裕度，而且有与煤矿的特殊工况相匹配的各项性能参数。
结语：随着煤矿综采技术的发展，煤矿对大功率电牵引采煤机的需求逐渐增加，尤其在我国一些大型煤矿企业对高产高效的采煤设备提出了一些更高的要求，传统的机械牵引、液压牵引方式的采煤机由于系统结构复杂、传动效率低、使用寿命短等缺点，使得电牵引采煤机成为发展的主流方向。因此。有必要对电牵引采煤机的结构特点和应用中的问题加以深入的分析和研究。
２．电牵引采煤机在煤矿生产应用中的问题
电牵引采煤机在应用中有几个常见问题，如直流牵引与交流牵引、变频器的机载与非机载、变频器的选择等。下面对这几点进行分析和探讨。
２．１．直流牵引与交流牵引的比较在电牵引发展过程中，选择直流调速方式一直是大家十分关心的问题，从国际电牵引发展来看，美国一贯采用直流涮速，日本选择交流调速，而英国、德国先有直流电牵引，后有交流电牵引。虽然两种调速方式都适用于采煤机工作，但在可靠性和先进性方面是有差距的。
直流电牵引中最薄弱的环节是防爆直流电机，直流电机体积大、结构复杂，由于防爆结构原因，碳刷与整流子片接触摩擦发热，热量散发慢以及磨损下来的粉末难以排除，因此，碳刷的寿命低，可靠性差。且在井下维修比较斟难。交流电牵引采用的是交流鼠笼式电机，体积小，防爆结构简单，工作呵靠．寿命长，维修方便，但在驱动交流电机的涮速装置上还有不足。随着国际上电力、电子技术的迅速发展，交流变频调速技术越来越先进．越米越成熟可靠。直流电牵引由于受直流电机尺寸的限制，功率不可能做大，在嘲样外形尺寸下，交流电机功率可以做得更大一些，这有利于电牵引采煤机向大功率、高参数、高可靠性方面发展。从发展观点看。交流电牵引比直流电牵引更有发展前途。
２．２．变频调速装置的安装方式比较
在交流电牵引中，安装在采煤机机身上的交流变频调速装置叫机载系统，把变频器和变压器从采煤机上分离出来安置在工作面的巷道内，用一根特殊的牵引电缆与采煤机连接起来。这种布置方式叫非机载系统。目前，国际上采煤机交流调速装置存在机载和非机载两种型式，机载系统以日本的三井三池公司生产的ＤＲｌ０２１０２型采煤机为代表，德国艾柯夫生产的ＳＬＳ００型采煤机采用非机载系统。作者简介：赵峥．铁煤集团晓南矿。
【参考文献】
【Ｉ】王启广季炳文＜电牵引采煤机的现状与发晨）【Ｊ】．矿山机械２００４（０９）．【２】张动宁海掾‘浅析电牵引采煤机的应用）ｆＪ】．科技情报开发－５经济２００６
（ｔ２）．
【３】张旭生＜采煤机电气设备与电气控制技术）【Ｊ】．科技资讯２００７（１２）．
万方数据
１７０
电牵引采煤机特点及在矿井生产中应用浅析
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
赵峥， 邓成伟， 贾强铁煤集团晓南矿,112700南北桥
SOUTH NORTH BRIDGE2008，(9)0次
参考文献(3条)
1. 王启广. 季炳文 电牵引采煤机的现状与发晨[期刊论文]-矿山机械 2004(09)2. 张勤. 宁海栋 浅析电牵引采煤机的应用[期刊论文]-科技情报开发与经济 2006(12)3. 张旭生 采煤机电气设备与电气控制技术[期刊论文]-科技资讯 2007(12)
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3.期刊论文 李福固 MGTY400/900-3.3D电牵引采煤机的特点 -煤矿机械2001(12)
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4.期刊论文 章立强. 黄国旺. ZHANG Li-qiang. HUANG Guo-wang MG100/238-WD型薄煤层电牵引采煤机的研制 -煤矿机电2007(3)
在分析现有薄煤层电牵引采煤机的基础上,设计出MG200/238-MD型新型薄煤层电牵引采煤机.文中介绍了该采煤机的结构特点,可为今后我国发展薄煤层采煤机的研制工作提供一种设计思路.
5.期刊论文 周新建 MGN132/316-DW型薄煤层电牵引采煤机 -煤矿机械2002(7)
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7.期刊论文 冉涛. RAN Tao MG200/456-WD型薄煤层电牵引采煤机 -煤矿开采2005,10(5)
通过分析MG200/456-WD型薄煤层电牵引采煤机的结构特点、在矿井中的应用情况,证明该采煤机主参数先进合理,总体结构简单可靠,各项技术性能指标达到了设计要求,能适应于f≤4的薄煤层开采,显示了新一代薄煤层采煤机的突出优越性.
8.期刊论文 王翠芬. WANG Cui-fen MG300/711-WD交流电牵引采煤机的研制 -煤炭技术2010,29(11)
介绍了MG300/711-WD交流变频电牵引采煤机的技术参数和结构特点.该机为大倾角工作面的采煤机造型提供了一种比较理想的机型.
9.期刊论文 杜忠. 孟庆坤. 陈宗根 1140V开关磁阻电机调速技术在电牵引采煤机上的应用 -煤矿机电2004(2)
本文着重介绍电牵引采煤机采用的新一代1140V电压直接供电的开关磁阻电机调速系统的调速原理、结构特点及试验情况.
10.期刊论文 邱锦波. 刘振坚. 芮国洪. 马士奎 PLC在交流电牵引采煤机电气控制系统中的应用 -煤矿自动化2000(2)
介绍一种基于可编程控制器的新型交流电牵引采煤机电气控制系统.叙述了该系统的硬件和软件结构特点、设计方法以及在提高控制系统可靠性、抗干扰性能方面所采取的一些措施.
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_nbq200809157.aspx
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