自動化控制在小青礦提升機(jī)中的應(yīng)用

（鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司遼寧機(jī)電運維服務(wù)分公司 遼寧 112700）

引言

近年來隨著小青礦的快速發(fā)展，小青礦提升機(jī)系統(tǒng)中通過不斷的改造處理，將傳統(tǒng)的控制體系不斷轉(zhuǎn)化為自動化控制體系，提升了日常工作的效率，并且保證了工作的穩(wěn)定性和技術(shù)的改革。本文的研究就將重點放在自動化控制趨勢在小青礦提升機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用角度。

1.小青礦提升機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中需要借助提升機(jī)設(shè)備，對于礦產(chǎn)資源以及工作人員進(jìn)行運輸。由此提升機(jī)對小青礦工作運行具有重要的價值。同時提升機(jī)對小青礦開采作業(yè)的安全性和工作人員實際工作的安全性起到?jīng)Q定性的影響。當(dāng)前我國部分地區(qū)小青礦開采過程中，提升機(jī)的控制系統(tǒng)較為落后，部分機(jī)械化使用還需要通過人為手動來進(jìn)行，這在一定程度上阻礙了我國礦產(chǎn)資源的發(fā)展，也削弱了開發(fā)的效率。因此當(dāng)前我國部分地區(qū)的小青礦工作場地，為了更好的提升工作效率，在實際工作過程中會融入自動化技術(shù)來增加礦產(chǎn)開展的數(shù)額。目前，我國已經(jīng)研制了一批完全自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化控制小青礦提升機(jī)，能夠有效控制礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中的成本控制。還可以完全依據(jù)速度軌跡，實現(xiàn)穩(wěn)定運營開采和停車，保證實際運營的安全性。小青礦提升機(jī)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要是由主回路系統(tǒng)、全數(shù)字調(diào)節(jié)和操作臺等系統(tǒng)做到礦產(chǎn)資源穩(wěn)定的開發(fā)。從目前來看本人所參與的小青礦從2020年5月已經(jīng)完成了自動化的改造，并且形成了自動化控制的提升機(jī)每年的產(chǎn)量約260萬噸，主井深583.5米。該設(shè)備采用的是JKM3.25*4摩擦式提升機(jī)，通過西門子1500PLC分析計算處理執(zhí)行進(jìn)行控制絞車的全自動化。

2.小青礦主提升機(jī)自動化控制系統(tǒng)的分析

一般來說小青礦礦產(chǎn)提升的任務(wù)由主井提升機(jī)承擔(dān)，因此主提升機(jī)的可靠性、安全性和實用性，需要得到充分的保障。本次研究主要是結(jié)合當(dāng)前小青礦2020年完成的自動化改造所采用的JKM3.25*4摩擦式提升機(jī)為研究對象，分析該提升機(jī)的自動控制系統(tǒng)設(shè)備啟動、停車、爬行等不同狀態(tài)下的控制體系。

(1)主回路系統(tǒng)

小青礦的主提升機(jī)自動化系統(tǒng)主要是利用了兩臺1000kW交流電機(jī)正向反向提升作為提升動力，借助一定的電樞回路提供電力供應(yīng)。通過平衡電抗器或并聯(lián)由整流輸入來實現(xiàn)電輸?shù)碾娏?yīng)。借助此方法能夠有效促進(jìn)電網(wǎng)本身所受到擾動的影響降低，還可以降低諧波分量，引進(jìn)高壓電雙線路5號和13號將高壓電通過干式變壓器變電，供給高壓變頻器實現(xiàn)交直交的轉(zhuǎn)變以便控制主電機(jī)提升，促使實際的自動化設(shè)備運行過程中的效率得以提升。

(2)全數(shù)字調(diào)節(jié)部分

自動化設(shè)施在實際運用過程中憑借自身的需求來進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)置，具體的控制是借助全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)。通過高效處理器來承擔(dān)運輸和磁回路的調(diào)節(jié)。可以結(jié)合多種網(wǎng)絡(luò)通信功能和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。除此之外，該系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓波動范圍不會±10%。該數(shù)字調(diào)節(jié)部分還具有調(diào)節(jié)控制功能和完整的故障監(jiān)測以及震動功能，能夠?qū)υO(shè)備中存在的損壞或部分故障問題進(jìn)行顯示和診斷。包括實際自動化設(shè)備運營過程中出現(xiàn)的故障，還會提供報警功能，借助數(shù)字量對于自動化生產(chǎn)進(jìn)行控制，來保證整個作業(yè)位置的精準(zhǔn)定位和生產(chǎn)過程的安全有序。具體的系統(tǒng)包括了功能控制鍵的輸入報警、故障信號鍵的輸入、PLC控制輸入和磁場電源控制輸入。具體的結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。

圖1 全數(shù)字調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

可以借助信號處理器傳輸?shù)礁鱾€終端和顯示，面中對于整個速度進(jìn)行調(diào)速和調(diào)節(jié)，借助參數(shù)化的模塊控制，穩(wěn)定控制速度和轉(zhuǎn)距，精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)提高了調(diào)速的穩(wěn)定性和速率。該調(diào)速系統(tǒng)中可以針對一定范圍內(nèi)的電壓進(jìn)行波動，同時可以通過通訊器采取成熟的R282和RS489等方式完成通訊應(yīng)用。

(3)通訊數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計

小青礦提升機(jī)自動控制系統(tǒng)運用過程中包含了通訊數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這是PLC控制系統(tǒng)中的一部分。小青礦通過西門子1500PLC分析計算處理執(zhí)行進(jìn)行控制絞車的全自動化，借助相應(yīng)的編程軟件的地圖圖形進(jìn)行程序的編寫。在數(shù)據(jù)編寫之后，按照一定的上機(jī)和實際的運行規(guī)律發(fā)出電信號的數(shù)值，通過內(nèi)部的識別判斷和數(shù)值的周期性運營來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在實際運行過程中借助通訊進(jìn)行連接，尤其是當(dāng)前5G技術(shù)的運用，更加速了通訊處理模塊的數(shù)據(jù)處理速度，可以通過信號的調(diào)節(jié)，能夠有效對于實際運用進(jìn)行控制，具體的數(shù)據(jù)處理模塊如下所示。

圖2 PLC通訊數(shù)據(jù)處理模塊的控制程序圖

(4)操作臺與監(jiān)視器

實際的生產(chǎn)過程中小青礦自動化系統(tǒng)運營過程中，具體的操作還包括左右操作臺和指示操作臺三個部分。

從主操作臺來說主要負(fù)責(zé)高壓送電按鈕、磁場按鈕和扭動控制開關(guān)的按鈕；右側(cè)操作臺包括主令操作和控制開關(guān)以及信號聯(lián)絡(luò)按鈕；指示操作臺就包括相對數(shù)據(jù)的參數(shù)，包括指示器、監(jiān)視器和相應(yīng)的信號燈故障顯示器。小青礦提升機(jī)控制過程中操作臺和監(jiān)視器的運用是對于實際操作位置的精準(zhǔn)控制，能夠結(jié)合指定的位置和工程運行的需求進(jìn)行精度控制，能夠借助PLC設(shè)備的性能，將誤差保持在兩厘米范圍內(nèi)。同時PLC控制體系可以借助對于礦山的搜集和運行傳感器起到自動控制作用，能夠?qū)τ谕＼嚨攸c進(jìn)行迅速感應(yīng)，并且對于工作流程進(jìn)行實時監(jiān)控。借助PLC系統(tǒng)可以對于所接收到的信息實施精準(zhǔn)處理，在完成處理過程中手動化的設(shè)施和自動化的運用相聯(lián)系。借助指示牌的監(jiān)控器人機(jī)對話，依據(jù)具體的主回路和低壓配電回路，對提升系統(tǒng)以及裝卸系統(tǒng)運用的實施情況進(jìn)行監(jiān)測。保證實際工作運行過程中的安全性，同時當(dāng)操作人員掌握了相應(yīng)的提升機(jī)運行技術(shù)之后，更能夠有效保證小青礦開采的安全性。另外，當(dāng)實際與運行工作中出現(xiàn)了故障的時候，也會由工作人員借助監(jiān)視器進(jìn)行實時的監(jiān)視和檢修，以便能夠促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升和實際工作的安全性。

除此之外，PLC技術(shù)運用過程中，能夠結(jié)合實施監(jiān)測系統(tǒng)，保證穩(wěn)定性能運行，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗人員評定，對提升機(jī)進(jìn)行更加精準(zhǔn)的操控。了解設(shè)備的故障率和使用設(shè)備的比例，在一定程度上減輕消耗量，初步估計借助自動化的監(jiān)控系統(tǒng)和故障維修系統(tǒng)，能夠給企業(yè)實際的開展和系統(tǒng)運營過程中節(jié)省維修費和電費近百萬。

(5)信號調(diào)節(jié)反饋模塊設(shè)計

PLC技術(shù)應(yīng)用過程中可以有效借助自動化設(shè)備，對于小青礦提升機(jī)中機(jī)器的影響因素的核心數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。由于小青礦本身開采過程中周邊的環(huán)境較為惡劣，中間存在的各類元素或是地下巖層的各種元素對于實際自動控制系統(tǒng)會造成一定的干擾。借助合理的調(diào)節(jié)系統(tǒng)和防治外部的干擾系統(tǒng)能夠有效做到信息的反饋。在自動化的界面中，通過信號采集模塊和參數(shù)設(shè)計以及報警處理系統(tǒng)設(shè)計，提升整個提升機(jī)機(jī)械設(shè)備運用過程中的效率，并且通過編輯能夠?qū)嵤┱故咎嵘龣C(jī)的應(yīng)用效果。

3.未來發(fā)展趨勢

小青礦提升機(jī)設(shè)備在經(jīng)過多年的發(fā)展之后，通過自動化系統(tǒng)運用能夠進(jìn)一步提升提升機(jī)的容量，提高卸載效率和載用效率。并且結(jié)合具體的裝載量進(jìn)行定量，同時能夠有效改革其負(fù)載的設(shè)置，調(diào)控速度，達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)的精準(zhǔn)化和運行速度的穩(wěn)定性。借助全數(shù)字系統(tǒng)的控制，可以利用微機(jī)計算速度和大數(shù)據(jù)技術(shù)，整合集成電路和軟件組成系統(tǒng)、儲存器的儲存容量和軟設(shè)備組合，有效做到對于平滑速度和電氣傳動效率進(jìn)行控制。提升機(jī)實際運用過程中只需要結(jié)合PLC控制，對于提升機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)輸入，借助數(shù)字化運用只需要寫入相應(yīng)程序即可完成，具有易維護(hù)、可靠性高和安全性高等優(yōu)勢。

4.結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)如今自動化控制系統(tǒng)運用在了小青礦的提升機(jī)之中，能夠有效促進(jìn)礦產(chǎn)資源開發(fā)的自動化和智能化，提高礦產(chǎn)資源開采的效率。技術(shù)成熟的技術(shù)和自動化的控制體系，保證實際運用過程的安全性，同時可以在現(xiàn)有的編輯邏輯和計算機(jī)控制體系中設(shè)置相應(yīng)的計算和指令，保證提升機(jī)運行過程中的穩(wěn)定性和安全性。