礦山機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用研究

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備;優(yōu)勢(shì);自動(dòng)化控制技術(shù);具體應(yīng)用

煤礦開采生產(chǎn)依托于機(jī)電控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，而隨著現(xiàn)代化、自動(dòng)化煤礦開采事業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)電控制手段已經(jīng)不再契合于當(dāng)前機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行。正因此，如何強(qiáng)化機(jī)電設(shè)備控制，保證機(jī)電設(shè)備高效且可靠的運(yùn)行成為煤礦企業(yè)亟需解決問題。

1 自動(dòng)化控制技術(shù)分析

所謂自動(dòng)化控制，是指機(jī)械設(shè)備運(yùn)行期間即使無管理人員操作，其設(shè)備也可通過自動(dòng)檢測(cè)與控制進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行。自控技術(shù)具有集成性特點(diǎn)，通過對(duì)機(jī)械、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制。運(yùn)行期間進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制、監(jiān)控，第一時(shí)間發(fā)掘設(shè)備運(yùn)行故障，排查故障成因并精準(zhǔn)定位故障問題，在提升設(shè)備維護(hù)效率的同時(shí)，保證機(jī)電設(shè)備的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行[1]。

2 機(jī)電自控技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

作為機(jī)電設(shè)備控制的一種優(yōu)化手段，自控技術(shù)的應(yīng)用可以在提升機(jī)電設(shè)備控制靈活性、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性的前提下，促使煤礦生產(chǎn)朝著自動(dòng)化、集成化的方向持續(xù)邁進(jìn)。分析現(xiàn)階段機(jī)電設(shè)備控制中自控技術(shù)的應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：

2.1 操作便捷

不同于以往機(jī)電控制方式，機(jī)電自控系統(tǒng)的操作十分便捷，依托于PLC系統(tǒng)的應(yīng)用，操作人員可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的及時(shí)、全面控制，無需實(shí)施過多的步驟與程序，系統(tǒng)可依據(jù)指令進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制[2]。

2.2 成本低

站在長遠(yuǎn)角度而言，機(jī)電自控系統(tǒng)的構(gòu)建會(huì)降低機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行成本，具體控制中，僅需利用外接體系即可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的多功能控制。相較于常規(guī)繼電器的應(yīng)用，雖然自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用前期投入成本較大，但能縮減機(jī)電設(shè)備控制中的人力投入成本，并在長期運(yùn)行條件下，其機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行成本勢(shì)必會(huì)得到大幅度縮減，進(jìn)而達(dá)到縮減生產(chǎn)成本的目的。

2.3 集成化

依托于自控技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行期間進(jìn)行機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并通過設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)的收集來體現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的具體情況。同時(shí)，自控系統(tǒng)的構(gòu)建囊括傳輸元件、單片機(jī)、信息采集設(shè)備、顯示屏等構(gòu)件，充分體現(xiàn)出自控技術(shù)的集成性優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。

2.4 開放性

機(jī)電自控系統(tǒng)中涉及到通信技術(shù)應(yīng)用，通過應(yīng)用通信模塊、接口以及處理器，為機(jī)電控制系統(tǒng)構(gòu)建相對(duì)開放的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息交互，并提升機(jī)電設(shè)備的拓展性。依托于通信信號(hào)進(jìn)行機(jī)電設(shè)備連接，促使機(jī)電設(shè)備信息的及時(shí)傳輸與發(fā)送。

3 機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 提升機(jī)設(shè)備中自控技術(shù)應(yīng)用

提升機(jī)設(shè)備與自控技術(shù)的融合，可進(jìn)一步提升設(shè)備運(yùn)行效率，達(dá)到精準(zhǔn)、靈活控制設(shè)備的目的。針對(duì)自控技術(shù)的具體應(yīng)用，主要是對(duì)提升機(jī)設(shè)備常規(guī)的繼電器利用PLC控制器與晶閘管變流器進(jìn)行取代，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)設(shè)備的升級(jí)與改造。機(jī)電設(shè)備運(yùn)行期間可進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控其運(yùn)行動(dòng)態(tài)，若提升機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間預(yù)警，精準(zhǔn)分析故障成因并定位故障，為檢修人員高效維護(hù)提供便利。通過對(duì)井筒位置開關(guān)、行程等參數(shù)的監(jiān)控，借助傳感器設(shè)備進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量與傳輸，提升系統(tǒng)切換的精準(zhǔn)性與及時(shí)性[3]。

3.2 井下風(fēng)門中自控技術(shù)應(yīng)用

傳統(tǒng)井下風(fēng)門控制多采用人工控制方式，而因負(fù)壓大因素的影響，使得風(fēng)門開關(guān)的難度較大，若依舊采用人工控制方式，不僅會(huì)影響到風(fēng)門開關(guān)效率，甚至?xí)龃箫L(fēng)門出現(xiàn)損壞故障的幾率。而通過融合應(yīng)用自控技術(shù)，依托于紅外傳感器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門運(yùn)行期間進(jìn)行車輛的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，提升風(fēng)門控制效率，并保證行車、人員安全。自控技術(shù)在風(fēng)門中的應(yīng)用，關(guān)鍵點(diǎn)在于窗口與風(fēng)門的先后開啟，風(fēng)門兩側(cè)存在差異化的空氣壓差，而風(fēng)門開啟壓力與面積之間呈正比關(guān)系，即風(fēng)門的開啟壓力受到風(fēng)門面積較大因素的影響。若風(fēng)門開啟時(shí)面積減小，其開啟壓力會(huì)隨之降低。對(duì)此，可進(jìn)行風(fēng)門窗口的設(shè)置，運(yùn)行期間經(jīng)紅外檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有行車通過，此時(shí)雙控電磁閥會(huì)接收到相應(yīng)的控制信號(hào)，供氣位置會(huì)通過電磁閥打開，風(fēng)門小窗會(huì)自動(dòng)開打，風(fēng)門開啟壓力會(huì)逐漸降低，進(jìn)一步提升井下作業(yè)安全性。

3.3 監(jiān)控設(shè)備中自控系統(tǒng)應(yīng)用

煤礦開采事業(yè)因其作業(yè)環(huán)境特殊，所以在開采期間伴隨著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，在監(jiān)控體系中融合應(yīng)用自控技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦開采作業(yè)的全過程、全方位動(dòng)態(tài)化監(jiān)控。針對(duì)自控監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，包括以下功能：①井下安全情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，第一時(shí)間將井下安全事故發(fā)生情況傳輸至監(jiān)控中心，及時(shí)為相關(guān)人員提供精準(zhǔn)的事故發(fā)生位置，方便井下救援工作的開展;②對(duì)井下開采過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)督，實(shí)時(shí)顯示井下作業(yè)情況;③若井下發(fā)生安全事故，監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)受困人員方位，并將精準(zhǔn)的方位信息提供給相關(guān)救援人員，在此基礎(chǔ)上編制可行的救援方案，降低因井下事故發(fā)生而造成人員傷亡的幾率;④自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具備進(jìn)行地理?xiàng)l件變化的實(shí)施監(jiān)控，如工作面頂板、圍巖形變情況，結(jié)合井下環(huán)境變化進(jìn)行干工作計(jì)劃的科學(xué)制定。

3.4 采煤機(jī)設(shè)備中自控技術(shù)應(yīng)用

井下開采作業(yè)的環(huán)境十分惡劣，且不同深度的礦井有著差異的結(jié)構(gòu)與地質(zhì)條件。正因礦井開采作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜多變，促使井下開采作業(yè)的危險(xiǎn)性增大，若開采設(shè)備的控制手段仍為人工控制，勢(shì)必會(huì)增大井下安全事故的出現(xiàn)幾率，并對(duì)開采效率與質(zhì)量產(chǎn)生限制。而應(yīng)用自控技術(shù)進(jìn)行采掘設(shè)備改造，實(shí)現(xiàn)在井下開采作業(yè)中使用電牽引式采煤機(jī)，通過對(duì)自控技術(shù)的合理應(yīng)用，可消除與規(guī)避以往液壓式采煤機(jī)應(yīng)用存在的問題與隱患，并通過整體電牽引來提升井下作業(yè)效率。具體運(yùn)行期間，采煤機(jī)可自控前進(jìn)，通過形成電牽引開展持續(xù)的采煤作業(yè)。若運(yùn)行期間出現(xiàn)采煤機(jī)下滑問題，此時(shí)自控系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行電制動(dòng)指令，避免采煤機(jī)持續(xù)下滑，降低井下作業(yè)出現(xiàn)安全事故的幾率。

3.5 傳輸設(shè)備中自控技術(shù)應(yīng)用

礦井傳輸設(shè)備是整個(gè)井下開采作業(yè)流程中的重要一環(huán)，其設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定與否，與煤礦生產(chǎn)效率存在直接聯(lián)系。分析井下傳輸設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，具備環(huán)境復(fù)雜、距離長以及重量大等特點(diǎn)，加之人為因素的影響，致使運(yùn)輸設(shè)備難免在運(yùn)行中出現(xiàn)故障問題。而在運(yùn)輸設(shè)備中融合應(yīng)用自控技術(shù)，可促進(jìn)設(shè)備運(yùn)行可靠性的提升。通過聲光報(bào)警來告知管理人員相關(guān)故障的產(chǎn)生。通過自控技術(shù)進(jìn)行運(yùn)輸設(shè)備的緊急制動(dòng)，然后下位PLC控制器會(huì)第一時(shí)間將設(shè)備故障問題信息傳輸至工控機(jī)，維護(hù)人員依據(jù)對(duì)故障信息的全面掌握，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸設(shè)備問題的及時(shí)消除。

4 結(jié)束語

綜上所述，煤礦機(jī)電設(shè)備通過融合應(yīng)用自控技術(shù)，可消除以往人工控制存在的隱患與問題，通過對(duì)各個(gè)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化、集成化控制，提升煤礦開采整體系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。對(duì)此，煤礦企業(yè)務(wù)必重視對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用，立足于煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀，融合自控技術(shù)進(jìn)行機(jī)電設(shè)備改造與升級(jí)，構(gòu)建完善的機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)來提升機(jī)電設(shè)備控制靈活性、精準(zhǔn)性以及及時(shí)性，為高效率、高質(zhì)量、高安全的井下開采作業(yè)提供支撐。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

蘇煜（1995- ），男，漢族，山西長治人，本科學(xué)歷，山西新元煤炭有限責(zé)任公司機(jī)電助理工程師，研究方向?yàn)槊旱V機(jī)電方面。