電氣自動化技術在機械設備中的應用

摘 要：自動化技術作為科技進步、生產發展的結晶，對機械設備具有重要作用。自改革開放以來，隨著機械控制技術的快速發展，我國電氣自動化技術得到了良好的應用，尤其是在煤礦生產中，具有不可置疑的作用，它讓煤礦生產的高效高產、穩定安全得到了保障。文章結合我國電氣自動化技術，對電氣自動化發展現狀以及在機械設備中的應用進行了簡要的探究和闡述。

關鍵詞：電氣自動化；技術；機械設備；應用

我國作為能源生產大國，煤炭生產對工業發展、國家進步具有重要作用。由于煤礦工作環境惡劣，一旦機械設施不足，自動化水平就會遭到影響。隨著現代化技術越來越發達，電氣化、機械化對生產的要求越來越高。從目前的發展進程來看，機械設備自動化技術已經向智能化、精度化方向發展，自動化技術也逐步向功能多元化、集成化方向發展。計算機、現代控制、通信技術以及傳感技術作為當代自動化技術的中流砥柱，現代網絡已經與自動化技術緊密生成。因此，在實際工作中，煤礦企業必須認識到工作環境以及井下作業的安危，充分利用電氣自動化優勢；在規避風險的同時，不斷提高相關設施的可靠程度，減少人力勞動，提高煤礦生產效率。

1 電氣自動化發展現狀

1.1 電氣自動化和煤礦單位的本安管理

煤礦作為特殊行業，在安全運行過程中，從員工到安全設施，最后再到員工，始終是一個循環反復的過程，其中員工是最核心的要素。《礦產資源法》、《中華人民共和國煤炭法》、《安全生產法》中關于安全管理最核心的本質是保障員工安全，同時這也是安全生產的前提。煤礦作為高危行業，安全生產直接影響經濟效益，因此，在實際工作與管理中，必須將安全管理上升到本質工作中。在傳統的煤礦安全管理中，應用最多的是行政方案，通過綜合治理與集中整治等方式，通常只能在事后對事故進行處理；對于煤礦安全，只能達到治標的作用，而不能治本。

從電氣自動化發展情況來看，煤礦本質安全仍然屬于風險控制；如果將危險源作為辨識的基礎，對不安全行為及時進行管理和控制，就能及時切斷因果鏈，把事后處理轉變為事前處理，這樣從管理對象到目標就能形成一套有效的因果鏈。在煤礦單位安全管理中，自動化過程越強，安全事故在因果鏈中的比例就越小。因此，在實際工作中，必須強化管理體系，不斷提升管理能力。

1.2 電氣自動化技術發展水平

隨著網絡技術的快速發展，煤礦自動化程度得到了很大的改善。電氣自動化是在工業控制的基礎上，通過理論控制、儀表儀器、計算機網絡技術以及其他技術，對工業生產進行優化、檢測、調度、控制與管理，從而不斷提高生產效率，保障生產量和安全的綜合性設施。在這過程中，電氣自動化主要由自動化軟件、硬件以及系統三個板塊構成。在自動化系統中，雖然它本身不能構建利益，但是在增強生產效率的過程中，能夠有效提高企業生產效益，減小企業目標和生產效率之間的矛盾，同時這也是現代技術創造的優點。

為了讓編程接口越來越標準，計算機信息技術在結合技術中展示了重要的作用。當前，市場上的產品與廠家已經高達幾百家，不同的產品都具有不同的表達形式和編程語言，缺乏統一的形式。在應用IEC61131后，不僅能讓產品接口統一化，還能讓產品被更多的應用和接受。與此同時，IEC61131還明確了語法和語義，在減小編程時間的同時，保障管理程序，增強代碼應用率；已經作為國際化標準，被廣泛運用在電氣自動化中。

在計算機網絡普遍應用的同時，PC與網絡技術在企業、商業管理方面得到了良好的應用。在機械設備自動化技術中，由于它具有良好的靈活性，所以正在被更多的用戶使用。在這過程中，Windows NT、WindowsCE等微軟技術根據簡單、方便、易于維護和集成等優點，逐漸成為工業使用的統一平臺、語言與規范。

在Profibus、FF、Interbus等現場總線與分布式控制中，現場總線通過一連串的自動化系統以及智能設施生成通訊總線。在這過程中，分布式控制就是將I/O設備、現場模塊以及PLC總線有機的聯系起來，進而將輸出、輸入設備轉變成執行器與檢測器。而現場總線則是講中央控制室的監控、監視軟件以及PLC中的CPU與工業計算機，通過串行電纜、斷路器、馬達、智能儀器、變頻器進行連接，這樣就能將大容量的信息集中到中央控制器上。

在IT技術與電氣自動化中，用戶需求直接影響電氣自動化發展，同時它也推動了IT與自動化的貫通；在電子商務普及的同時，直接加劇了商務信息的融合。在此期間，信息技術直接影響電氣自動化，一方面是管理層，它可以滲透到工業，企業管理通過網絡存儲、提取，對生產過程及時進行監控，這樣就能第一時間掌握生產信息；另一方面，它能拓展到自動化設施、機械以及結構中。當信息技術穿透到執行器、傳感器、儀表與控制器中后，多媒體和網絡技術就會擁有良好的應用前景。

在薪酬和人力資源管理中，通過自動化系統能夠進行黨組織、檔案、人員部門與勞動合同等信息管理，從而不斷提高工作效益，確保信息資料以及檔案的準確性。

2 電氣自動化技術在機械設備中的應用

2.1 采掘機械電氣自動化

為了保障生產效率與安全，近年來國內外機械采掘都逐步向電牽引發展，在較多的電機驅動的同時，增加裝機容量，讓電機以橫向布置的形式呈現。根據不完全數據顯示：采煤機的裝機功率已經超過1000kw，部分已經高達1500kw，牽引電機的功率為120kw，速度為不大于30m/min。由于交流牽引具有良好的應用效率和可靠性，在維護方便、抗污能力好等優勢下，受到很多企業重視。

在這過程中，控制技術以計算機作為核心技術，由多種故障診斷以及工況監測構成，同時這也是高效率、大功率設施的優勢。在輸送機方面，目前電氣自動化正向著重承載、多樣化等方向發展，并且很多企業已經應用雙速電機；在副、主電機液壓平衡的前提下，應用計算機對工作狀況進行監控。而液壓支架，則是以電液控制與大流量系統為核心，一般移架速度都會達到6到8秒每架。在高可靠性、大功率的機電一體化技術中，讓生產更加集中，進而讓單產轉變成高效高產。

從我國目前的機械設備采掘應用狀況來看，調整牽引方式仍然是液壓，而電牽引相對較晚，國產的采煤機只有MG3344-PWD等。在薄煤層機械設施投入運營后，主要電控從國外引進，也由部分采煤機在國內生產。目前，連接能力小、過煤量小，沒有工況監測的支架仍然在國內機械單位與研究生研究；通過衛星計算機與PLC對掘進機進行監控還處在發展階段，和發達國家還存在很大差距。

運輸提升機械電氣自動化自十一屆三中全會召開以來，我國煤礦產量得到了很大的提升，很多大眾煤礦，在井下作業時應用膠帶進行運輸，從而讓膠帶運輸與監控得到了很大的發展。在系統替代綜合保護的環境下，PLC與網絡開始普遍應用，礦井安全監控與生產實現連接，從而達到地面監控的目的。另外，也有部分煤礦開始應用直流數字調整體系，并且擁有明顯的效果。但是我們也應該看到，膠帶自動化也由部分保護不能過關。

隨著新型電子設施被廣泛應用，高效率、高斬波率的斬波器進入運營狀態，以PLC和微機為重心的設備進入運營。隨著變頻技術與變頻同步技術的快速發展，發達國家在電控提升機方面開始以PLC為重心；通過PLC在提高安全監視、工藝控制、行程控制等方面，逐漸讓產品得到統一，這樣也讓整個微機得到監控，所有安全設備使用雙線型回路，讓監控回路得到保障。在以微機為重點的故障診斷中，不僅能良好的診斷出裝置，還能增強自動化進程。在我國，提升機多以交流提升機為主，轉子串調速為主要的調速形式；60%的直流提升機是F-D型拖動，也由部分礦井使用繼電器進行控制。在改革以來，我國開始引進SCR-D數字型控制直升機，而國產的一般以虛擬居多；在微機與PLC投入使用后，以計算機為根本的提升機得到了很大的發展。

2.2 煤礦自動化監控系統與管理模塊

在設備管理模塊中，前期管理主要負責靜態信息，在分類處理后，將其保存到數據庫中，方便設備購置和等級，從而更好的了解工作狀態。在設備租賃管理模塊中，礦方必須先支付退租或者租賃申請，并且根據對應的名稱與型號進行填寫；在申請備案后，再由負責進行審查。在部門驗收、檢查中，也只有檢驗合格后才能進入下一步，辦理手續或者交接。在設備使用管理中，它作為主要的模塊，在礦井生產中必須遵守相關秩序以及要求，根據養護方案進行維護。

在設備管理模塊中，主要包含事后維護與計劃維護兩個方面。在這過程中，計劃維護需要提交對應的維修方案以及缺陷故障等，從而制定更好的維修方式，保障維護工作。

在礦產安全中，為了確保監控系統，在生產與研究煤礦監控時，已經推出了AVI、TF200、K195、K190等。使用最多的是DCS體系，當前很多大型煤礦已經設置了監控系統或者監測儀。雖然能基本上滿足煤礦安全，但是由于壽命短、缺乏穩定性、種類少、維護量大，對監控工作可靠性造成了很大的影響。因此，在實際工作中，必須不斷推動電氣自動化技術開發，從根本上保障生產安全。

從電氣自動化采煤工藝來看，采煤已經從中煤、厚煤向薄煤發展，有鏈牽引到無鏈牽引。目前，我國受生產和經濟條件影響，液壓支架系統只用于400萬噸的煤礦施工。

3 結束語

電氣自動化技術作為機械設備的重要部分，對煤礦生產具有重要作用。在工業化生產快速發展的今天，為了推動生產效益，必須不斷加強科研力度，進行電氣自動化技術創新，然后才能更好的應用到機械設備中，實現煤礦企業的經濟效益與社會效益，推動現代化煤礦生產。

參考文獻

[1]趙坤.煤礦機械設備電氣自動化技術的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（13）.

[2]賈瑛.煤礦機械設備電氣自動化技術的應用研究[J].科技與企業，2013，（13）：137-137.

[3]李發財.探析電氣自動化技術在煤礦中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2012，（34）.

[4]常建華.礦用機械設備電氣系統的應用特點及其自動化技術的應用[J].科學與財富，2013，（4）：69-69.

[5]謝運動.機械設備電氣自動化技術的應用研究[J].科技傳播，2013，（5）：105-106.

[6]應洋，溫小松.電氣自動化技術在煤炭工業中的應用[J].消費電子，2013，（12）：35-35.

[7]湯計格，仵允章，王川等.論煤礦機械設備電氣自動化技術應用[J].大觀周刊，2012，（34）：177-177.

作者簡介：高虹，女，副教授，1988年畢業于西安科技大學工業電氣自動化專業，畢業以來長期從事電氣工程及其自動化專業的教學和研究工作。