自動(dòng)化技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的實(shí)際應(yīng)用研究

（山西省煤炭建設(shè)監(jiān)理有限公司 山西 030012）

引言

我國城市化進(jìn)程的發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增加。為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益增加的資源需求，就必須提高資源的開發(fā)水平，增強(qiáng)礦產(chǎn)資源的利用率。利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦山開采的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行更新是行之有效的重要方法，不僅有效降低了開采的消耗成本，提高了開采的工作效率，還和新時(shí)期礦山開發(fā)的高效環(huán)保目標(biāo)不謀而合。因此，更新開采使用的機(jī)電設(shè)備是礦山開采改革創(chuàng)新的前提和基礎(chǔ)，科技的發(fā)展是設(shè)備革新?lián)Q代的助推動(dòng)力，給當(dāng)前時(shí)期礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用提高了技術(shù)支持。國家也更加注重礦山開采設(shè)備的自動(dòng)化水平，期望利用自動(dòng)化技術(shù)帶動(dòng)資源開采工作的持續(xù)發(fā)展。其中最常用的一項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)屬PLC（可編程序控制器）技術(shù)，利用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)門的自動(dòng)開閉功能，替代老式的繼電器裝置，優(yōu)化礦井提升機(jī)的功能等，從設(shè)備源頭上完善和提高礦產(chǎn)開采的整體效率。

1.PLC技術(shù)的定義

PLC技術(shù)是針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境專門設(shè)計(jì)的一項(xiàng)技術(shù)，通過編輯程序?qū)I(yè)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化邏輯控制。該技術(shù)利用數(shù)字運(yùn)算的方法進(jìn)行存儲(chǔ)器的編輯控制操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一系列的運(yùn)算存儲(chǔ)操作，并在設(shè)備上進(jìn)行數(shù)字式數(shù)據(jù)及模擬式數(shù)據(jù)的傳輸工作。PLC技術(shù)具有操作簡便，穩(wěn)定性能好，可靠性強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。由編程器，存儲(chǔ)器，處理器及電源和各種接口組成，通過各部件間的連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，完成對(duì)機(jī)電設(shè)備的控制和操作。PLC技術(shù)功能強(qiáng)大，應(yīng)用比較廣泛，各組件和模塊可以進(jìn)行靈活的組合應(yīng)用，從而實(shí)行區(qū)別化、系統(tǒng)化的工業(yè)機(jī)電設(shè)備控制。

2.礦山機(jī)電控制中自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用措施

(1)在風(fēng)門中應(yīng)用PLC技術(shù)

PLC技術(shù)是比較常見的一種自動(dòng)化控制應(yīng)用技術(shù)，它主要通過數(shù)字運(yùn)算功能完成對(duì)工業(yè)環(huán)境下的電子裝置設(shè)備的操作控制，利用編制的程序計(jì)算和操作完成工作，它可以操作各種類型不同的開采設(shè)備，并且技術(shù)的整體可靠性和安全性及適應(yīng)程度都比較高。在礦山開采的井下生產(chǎn)過程中，PLC技術(shù)可以有效控制風(fēng)門自動(dòng)開閉功能，保障井下開采作業(yè)的安全性。傳統(tǒng)的開采作業(yè)中，工人操作風(fēng)門的開閉很容易受到一些外部因素的影響和限制，這給井下開采生產(chǎn)作業(yè)造成極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

而在礦山機(jī)電控制系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，就可以有效避免傳統(tǒng)的人工開閉風(fēng)門造成的設(shè)備損壞情況，為生產(chǎn)提供可靠的安全技術(shù)保障，并且降低了生產(chǎn)中的操作的技術(shù)難度。隨著在礦山機(jī)電控制中的自動(dòng)化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，明顯的降低了礦山資源開采的人工成本，增加了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，而且還為安全生產(chǎn)提供有力的技術(shù)保障，增加了井下作業(yè)人員的安全生產(chǎn)性能。

(2)在礦山監(jiān)控設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)

礦山開采工作的危險(xiǎn)系數(shù)比較高，如果在礦山開采的監(jiān)控設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，進(jìn)行視頻實(shí)時(shí)的監(jiān)控監(jiān)測，就可以有效預(yù)防安全事故的隱患，提高礦山資源開采生產(chǎn)的安全系數(shù)。礦山開采機(jī)電自動(dòng)化控制設(shè)備一般用于對(duì)井下作業(yè)情況的監(jiān)控監(jiān)測，相關(guān)工作人員應(yīng)該結(jié)合我國的科技發(fā)展水平，借鑒國內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，利用國外進(jìn)口的成熟設(shè)備建立一套符合自身企業(yè)工作生產(chǎn)的自動(dòng)化機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)，為礦山開采的安全作業(yè)保駕護(hù)航。開采礦山的井下作業(yè)環(huán)境存在較大的危險(xiǎn)性，傳統(tǒng)的監(jiān)控管理模式不能準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)，而自動(dòng)化機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)則不同，它可以在井下開采作業(yè)中發(fā)揮極為重要的作用，通過對(duì)井下環(huán)境進(jìn)行全方位的監(jiān)控，為井下作業(yè)人員的人身安全提供有力的技術(shù)保障。

礦山資源開采作業(yè)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可以利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理信息和無線通信技術(shù)等信息的準(zhǔn)確運(yùn)輸傳遞，幫助井上工作人員準(zhǔn)確掌握開采的進(jìn)度，便于他們對(duì)礦山開采作業(yè)進(jìn)行科學(xué)合理的控制，節(jié)約礦山開采的成本，為井下作業(yè)人員提供安全保障。

(3)在運(yùn)膠帶機(jī)設(shè)備控制中應(yīng)用PLC技術(shù)

在礦山開采機(jī)電控制設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)許多以前開采作業(yè)中難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)應(yīng)用。KZP盤式制動(dòng)可控設(shè)備就是其中的一項(xiàng)常見的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用。KPZ制動(dòng)設(shè)備主要由三部分組成，有液壓站設(shè)備、制動(dòng)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。其中的制動(dòng)系統(tǒng)是運(yùn)膠帶設(shè)備工作的動(dòng)力來源，制動(dòng)裝置結(jié)合閘瓦和制動(dòng)盤間的摩擦力形成了制動(dòng)力矩，液壓站發(fā)揮它的調(diào)節(jié)作用，可以改變制動(dòng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的控制?？煽刂苿?dòng)設(shè)備應(yīng)用電動(dòng)機(jī)和輸出軸及輸送機(jī)傳感器，對(duì)運(yùn)膠帶實(shí)行由下至上的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，然后利用PLC技術(shù)準(zhǔn)確讀取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。并在建設(shè)數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行設(shè)定值不一致時(shí)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制制動(dòng)系統(tǒng)油壓的功能。監(jiān)測數(shù)值大于設(shè)備設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)化控制設(shè)備就減小供電電流，減慢膠帶的輸送速度；堅(jiān)測數(shù)據(jù)比設(shè)定值小時(shí)則作相反的調(diào)節(jié)控制。應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)運(yùn)膠帶設(shè)備進(jìn)行控制，可以保證膠帶傳輸工作的順利進(jìn)行。

(4)在礦山挖掘設(shè)備中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)

礦山井下作業(yè)的環(huán)境比較惡劣，空氣中的煙塵顆粒比較多，氧氣含量相對(duì)較少，還有地下水也會(huì)產(chǎn)生一些安全危害，水位超出正常范圍后會(huì)增加作業(yè)的難度，甚至?xí)＜熬伦鳂I(yè)人員的安全。如果采用自動(dòng)化的技術(shù)更新大型礦山挖掘設(shè)備后，應(yīng)用優(yōu)化后的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)和人工的共同作業(yè)，不但可以減少井下作業(yè)人員的工作量，還增加了井下作業(yè)人員的安全程度，降低井下作業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)。一般在開采礦山環(huán)境比較復(fù)雜的開采作業(yè)中會(huì)應(yīng)用電牽引采礦機(jī)，在開采工作中的電牽引采礦機(jī)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)設(shè)置自動(dòng)控制程序，可以有效提升電牽引采礦機(jī)的牽引力，并且利用自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)后，可以大幅提升礦上挖掘設(shè)備的機(jī)電控制質(zhì)量和效率。

(5)在螺桿空壓機(jī)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)

和傳統(tǒng)的空壓機(jī)相比，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)更新后的螺桿式空壓機(jī)的實(shí)用性和穩(wěn)定性會(huì)更好，因此在礦山機(jī)電設(shè)備的控制中得到了廣泛的推廣應(yīng)用。螺桿式空壓機(jī)應(yīng)用時(shí)會(huì)進(jìn)行四個(gè)步驟的運(yùn)動(dòng)，利用螺桿的運(yùn)動(dòng)吸收機(jī)油進(jìn)行吸氣運(yùn)動(dòng)、隨著持續(xù)的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓縮和排氣運(yùn)動(dòng)、在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)密封及運(yùn)輸?shù)牟襟E。它的工作原理主要是通過空壓機(jī)內(nèi)部的螺桿旋轉(zhuǎn)，使螺桿和機(jī)殼內(nèi)的齒溝嚙合，從吸氣口把機(jī)油和空氣吸入螺桿式空壓機(jī)機(jī)體內(nèi)，隨著螺桿和齒溝的嚙合和轉(zhuǎn)動(dòng)向排氣口輸送密封的機(jī)油和空氣，隨著持續(xù)的不斷運(yùn)動(dòng)，嚙合面逐漸減少，空氣和機(jī)油受到壓縮后到達(dá)排氣口，然后把壓縮后的空氣和機(jī)油排放到空壓機(jī)外部，完成壓縮和排氣的功能，完成一個(gè)流程的空壓機(jī)運(yùn)動(dòng)。要想合理控制螺桿式空壓機(jī)運(yùn)行過程中的排氣量，最關(guān)鍵是要控制好螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，增加對(duì)空壓機(jī)的變頻控制功能。發(fā)生排氣量超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的情況時(shí)，空壓機(jī)的控制變頻裝置可以通過調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)頻率來控制排氣量，使排氣量始終能夠保持在正常范圍內(nèi)。螺桿式空壓機(jī)的自動(dòng)變頻控制裝置不僅可以穩(wěn)定排氣的壓力，還可以節(jié)約能源，避免造成浪費(fèi)，提高礦山生產(chǎn)的效益水平。

(6)在礦井提升機(jī)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)

礦井提升機(jī)一般都安裝在礦山的地面上，控制提升的主要機(jī)器部件是繼電器。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦井提升機(jī)進(jìn)行改造革新，主要是用可編程的PLC控制技術(shù)對(duì)繼電器進(jìn)行技術(shù)功能改良，使提升機(jī)從內(nèi)部結(jié)構(gòu)到設(shè)計(jì)方式都得到了全面的優(yōu)化提升，為礦井提升機(jī)的安全性能和穩(wěn)定性能的提高提供了技術(shù)保障，有效提高了礦井提升機(jī)的工作質(zhì)量和運(yùn)行安全系數(shù)。利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦井提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和安全操作控制系統(tǒng)等進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改良，可以提高各系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，提高提升機(jī)整體的安全性能和使用壽命。由于礦井提升機(jī)對(duì)礦山資源開采安全產(chǎn)生著重大的影響意義，因此提升機(jī)操作和管理人員在工作中要采用嚴(yán)格規(guī)范的操作流程，并且要定期做好后期的檢修和養(yǎng)護(hù)工作，合理利用自動(dòng)化技術(shù)提高礦井提升機(jī)的安全運(yùn)行性能，為井下作業(yè)提供可靠的安全技術(shù)保障，切實(shí)提高礦山機(jī)電控制設(shè)備的工作效率和工作質(zhì)量，保障礦山開采人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高資源開采的經(jīng)濟(jì)效益。

3.結(jié)束語

總而言之，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦山開采的機(jī)電控制設(shè)備進(jìn)行技術(shù)更新，不僅可以改良應(yīng)用領(lǐng)域的一些簡單設(shè)備，還可以優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域那些復(fù)雜的設(shè)備，由于它的適用范圍比較廣泛，改良效果也比較好，使之在礦山開采的機(jī)電控制系統(tǒng)得到了廣泛的推廣。在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以對(duì)風(fēng)門進(jìn)行開閉進(jìn)行自動(dòng)控制，為井下開采作業(yè)提供安全保障；對(duì)礦山開采實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，有效預(yù)防安全事故的隱患，提高礦山資源開采生產(chǎn)的安全系數(shù)；應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)運(yùn)膠帶設(shè)備進(jìn)行控制，保證膠帶傳輸工作的順利進(jìn)行；利用自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)后可以大幅提升礦上挖掘設(shè)備的機(jī)電控制質(zhì)量；應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)提高螺桿式空壓機(jī)實(shí)用性和穩(wěn)定性，節(jié)約能源；用可編程的PLC控制技術(shù)進(jìn)行礦井提升機(jī)的繼電器進(jìn)行改良，為井下作業(yè)提供可靠的安全保障。可以說，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦山資源開采的機(jī)電控制設(shè)備進(jìn)行革新改良，有效的提升了礦山資源開采的效率和礦山資源的使用率，節(jié)約了能源，為開采作業(yè)的工作人員提供了安全保障。