煤礦機(jī)電自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢與應(yīng)用分析

常曉剛

（陽煤一礦選煤廠， 山西 陽泉 045000）

引言

伴隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的機(jī)電設(shè)備被投入使用。但在煤礦機(jī)械化作業(yè)期間，存在高能耗、低效率的問題，還要引入先進(jìn)自動化控制技術(shù)才能使機(jī)電設(shè)備性能得到改善。煤炭企業(yè)只有把握機(jī)電自動化控制技術(shù)優(yōu)勢，合理在煤礦各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中引入技術(shù)，才能達(dá)到煤礦機(jī)電控制目標(biāo)，繼而為煤礦生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

1 煤礦機(jī)電自動化控制技術(shù)

自動化控制技術(shù)的應(yīng)用可以利用網(wǎng)絡(luò)信息化系統(tǒng)的電子邏輯運(yùn)算實現(xiàn)各種控制功能。在煤礦機(jī)電設(shè)備控制方面，通過設(shè)計可編程邏輯控制器，依靠各種電子裝置、存儲器等實現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算等各種運(yùn)算指令，可以完成信息實時采集、分析和處理，最終根據(jù)操作指令實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行控制。從結(jié)構(gòu)上來看，煤礦機(jī)電自動化控制裝置包含中央處理器、輸入輸出模塊、存儲器、電源等多個部分，需要利用地址總線、電源總線等實現(xiàn)模塊連接、配置，通過數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)控制功能。將裝置與各種煤礦系統(tǒng)組合在一起，能夠?qū)ο到y(tǒng)各種設(shè)備進(jìn)行實時控制。

2 煤礦機(jī)電自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 提升設(shè)備運(yùn)行效率

在煤礦開采需求量逐漸增加的背景下，對礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率也提出了更高要求。煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)由各種設(shè)備構(gòu)成，部分設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不佳將導(dǎo)致系統(tǒng)整體運(yùn)行效率低下。而煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，井下溫濕度較高，給設(shè)備運(yùn)行帶來了較大負(fù)擔(dān)。采取傳統(tǒng)模式進(jìn)行設(shè)備管理，運(yùn)行程序復(fù)雜，容易出現(xiàn)人工操作失誤問題，導(dǎo)致系統(tǒng)整體運(yùn)行不穩(wěn)，出現(xiàn)效率下降問題。結(jié)合煤礦現(xiàn)場開采情況，綜合分析設(shè)備型號、運(yùn)行條件等各項因素，合理引入自動化控制技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)升級改造，能夠使設(shè)備運(yùn)行得到實時調(diào)節(jié)[1]。在設(shè)備運(yùn)行期間，通過實現(xiàn)設(shè)備自動化監(jiān)測，完成設(shè)備狀態(tài)參數(shù)采集和處理，能夠提前進(jìn)行設(shè)備故障預(yù)測和處理，合理安排設(shè)備檢修和保養(yǎng)工作，從而使設(shè)備始終保持良好運(yùn)行狀態(tài)，促使系統(tǒng)生產(chǎn)效率得到提高。

2.2 保證人員作業(yè)安全

煤礦生產(chǎn)過程中將遭遇各種可變因素，如有毒有害氣體可能伴隨著采掘作業(yè)深入產(chǎn)生。應(yīng)用機(jī)電設(shè)備若人員未能按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)備操作，可能引發(fā)開采作業(yè)安全事故，在造成人員傷亡的同時，引發(fā)巨大經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用自動化控制技術(shù)能夠簡化設(shè)備操作，使人員錯誤操作發(fā)生幾率得到降低。設(shè)備得到自動化控制，能夠保證設(shè)備得到科學(xué)、合理使用，促使設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性得到提高，達(dá)到降低故障發(fā)生幾率的目標(biāo)，從而有效進(jìn)行生產(chǎn)事故預(yù)防。通過將煤礦各種機(jī)械設(shè)備連接在一起，實現(xiàn)智能化管理，可以使煤礦機(jī)電生產(chǎn)得到全方位集中控制，確保設(shè)備安全問題得到及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，因此能夠為煤礦安全生產(chǎn)提供保障。

2.3 提高煤礦生產(chǎn)水平

在煤礦生產(chǎn)中，企業(yè)還要通過降低生產(chǎn)成本獲得預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用自動化控制技術(shù)對各類控制模塊進(jìn)行靈活組合，能夠建立相應(yīng)編程體系，使煤礦各種機(jī)電設(shè)備得到緊密結(jié)合。在系統(tǒng)控制過程中，利用邏輯圖、梯形圖等各種圖形對程序執(zhí)行過程進(jìn)行描述，能夠根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)需求進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，促使系統(tǒng)管理水平得到提升。目前各種自動化裝置都配備穩(wěn)壓、屏蔽等模塊，能夠在惡劣環(huán)境中保持正常通信狀態(tài)，為裝置持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供支撐，可以避免不確定性因素給煤礦生產(chǎn)帶來的威脅。保證煤礦機(jī)電生產(chǎn)穩(wěn)定、高效，能夠使煤礦開采質(zhì)量和效率得到提高，在減少人力成本支出的同時，使各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)順暢銜接，因此有助于企業(yè)生產(chǎn)管理水平的提升。

3 煤礦機(jī)電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 在煤礦集控設(shè)備中的應(yīng)用

由于煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境具有一定特殊性，所以需要實現(xiàn)各種機(jī)電設(shè)備的集中控制，通過建立完善的井下監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有害氣體、設(shè)備運(yùn)行、人員作業(yè)等各方面內(nèi)容監(jiān)測監(jiān)控，為各項管理工作開展提供數(shù)據(jù)支撐。應(yīng)用自動化控制技術(shù)，可以利用分布控制系統(tǒng)加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備集中控制管理，為煤礦生產(chǎn)指揮調(diào)度工作開展提供平臺支撐。平臺通信采用工業(yè)以太網(wǎng)，需要建立PLC控制站和地面監(jiān)控中心。在井下進(jìn)行控制主站和分站布置，需要將可編程控制器作為核心，通過在井下設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行控制器安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)各種井下信號的采集，實現(xiàn)設(shè)備的可靠控制[2]。在對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制時，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和閉鎖控制，保證設(shè)備作業(yè)的安全性和可靠性。將采集到的各種信號傳輸至監(jiān)控中心，利用軟件進(jìn)行直觀性界面顯示，能夠為人員操作和管理設(shè)備提供便利。利用平臺終端軟件，能夠?qū)Ω鲉卧獏?shù)進(jìn)行調(diào)整，并使參數(shù)在大屏幕上以各種圖像顯示。遭遇突發(fā)情況，平臺界面會彈出報警提示，并啟動聲光報警和記錄相關(guān)信息，為應(yīng)急管理工作開展提供信息依據(jù)。在對區(qū)域機(jī)電設(shè)備資源進(jìn)行綜合改造時，可以利用平臺實施智能化監(jiān)控，根據(jù)設(shè)備監(jiān)測的新要求進(jìn)行多樣化控制，在對潛在性技術(shù)問題進(jìn)行消除的同時，使設(shè)備達(dá)到新的控制作業(yè)要求，最終使區(qū)域資源得到充分利用。

3.2 在煤礦采掘設(shè)備中的應(yīng)用

在煤礦采掘過程中，應(yīng)用自動化控制技術(shù)能夠使設(shè)備性能得到改善。在割煤機(jī)工作過程中，引入自動化控制技術(shù)能夠結(jié)合煤層高低、起伏完成采煤機(jī)運(yùn)行軌跡自動運(yùn)算，實現(xiàn)自動切割管理。根據(jù)設(shè)備自動記憶，可以在多刀切割中進(jìn)行切割參數(shù)調(diào)整，促使煤礦開采作業(yè)高效進(jìn)行。在采煤機(jī)工作過程中，需要采用液壓牽引機(jī)。應(yīng)用自動化控制技術(shù)進(jìn)行改造，能夠在系統(tǒng)中加入控制器對設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，結(jié)合實時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，在保證采煤機(jī)正常工作的同時，使?fàn)恳O(shè)備得到可靠應(yīng)用。部分煤礦開采作業(yè)采用空壓機(jī)，由于設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)，容易出現(xiàn)排氣量增加問題，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生大量能耗。應(yīng)用自動化控制技術(shù)加強(qiáng)空壓機(jī)與采煤機(jī)的結(jié)合，能夠利用變頻器實現(xiàn)螺旋桿旋轉(zhuǎn)頻率調(diào)節(jié)，保證設(shè)備排氣量始終處于正常范圍，在保證設(shè)備穩(wěn)定工作的同時，使設(shè)備作業(yè)能耗得到減少。在煤礦開采期間也存在較多安全隱患，還要利用自動化控制設(shè)備實現(xiàn)井下環(huán)境實時監(jiān)測，對重要數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、傳輸和分析，為設(shè)備聯(lián)鎖保護(hù)、短路保護(hù)等各項功能實現(xiàn)提供支撐，繼而使煤礦開采作業(yè)高效進(jìn)行。如風(fēng)門開關(guān)就存在較多隱患，利用自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)門操作機(jī)械控制，能夠使氣體流速趨于平穩(wěn)，避免因內(nèi)外氣流壓差過大引發(fā)安全事故。

3.3 在煤礦儲運(yùn)設(shè)備中的應(yīng)用

完成煤礦開采后，還要利用各種儲運(yùn)設(shè)備將煤炭運(yùn)輸至地面。應(yīng)用自動化控制技術(shù)，能夠使儲運(yùn)設(shè)備保持穩(wěn)定運(yùn)行，保證煤炭安全運(yùn)輸。結(jié)合實踐經(jīng)驗可知，儲運(yùn)設(shè)備一旦發(fā)生通訊故障，容易導(dǎo)致設(shè)備停車，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率下降。目前在煤礦儲運(yùn)系統(tǒng)中，西門子PC7S系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，能夠用于實現(xiàn)設(shè)備閉鎖控制，對獨(dú)立設(shè)備進(jìn)行停車控制，保證其他設(shè)備正常運(yùn)行。在系統(tǒng)通訊方面，主要采用現(xiàn)場總線技術(shù)，能夠利用標(biāo)準(zhǔn)智能化設(shè)備保證系統(tǒng)通訊良好，設(shè)備得到穩(wěn)定控制。實際在井下膠帶輸送機(jī)運(yùn)行控制方面，采用的盤式制動裝置由液壓泵、制動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)構(gòu)成，能夠產(chǎn)生促使制動閘與制動盤摩擦力增加的制動力，從而實現(xiàn)制動控制。利用PLC實現(xiàn)設(shè)備電動機(jī)和傳感器工作狀態(tài)控制，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)對各項操作數(shù)據(jù)展開分析，能夠保證設(shè)備數(shù)值處于合理范圍內(nèi)，如在電流減小時使膠帶得到減速控制[3]。在膠帶運(yùn)行期間發(fā)生故障，可以根據(jù)監(jiān)控信息進(jìn)行停車控制，促使來煤方向膠帶立即停車，使設(shè)備的安全性得到保證，以免有意外發(fā)生。在礦井提升機(jī)控制方面，可以實現(xiàn)異常位置自動監(jiān)測控制，通過執(zhí)行控制邏輯加強(qiáng)設(shè)備管理，促使設(shè)備保護(hù)功能向著數(shù)字化的方向發(fā)展，從而使設(shè)備維護(hù)效率得到提高。

4 結(jié)論

在煤礦機(jī)電生產(chǎn)作業(yè)管理方面，應(yīng)用自動化控制技術(shù)能夠使設(shè)備運(yùn)行效率得到提高，同時可以通過簡化設(shè)備操作和保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行加強(qiáng)安全管理，并且通過改造設(shè)備推動機(jī)電管理信息化、智能化發(fā)展，促使煤礦生產(chǎn)管理水平得到提升。在實踐應(yīng)用過程中，還要結(jié)合生產(chǎn)需求在煤礦集控系統(tǒng)、采掘系統(tǒng)和儲運(yùn)系統(tǒng)中合理引入自動化控制技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行、調(diào)度和監(jiān)測等各項管理工作，繼而使系統(tǒng)整體運(yùn)行水平得到提升。