論礦山大型機電設備協同控制

程雪飛

摘要：本文對礦山大型機電設備協同控制進行了分析，闡述了礦山大型機電系統的分類，對礦山大型機電設備能耗進行了研究，探討了礦山大型機電設備協同控制的系統設計，最后總結了礦山大型機電設備協同控制的重點及要點，旨在對礦山大型機電設備進行協同控制，降低礦山大型機電設備的能耗，提高礦山大型機電設備的效率。

關鍵詞：礦山；大型機電設備；協同控制

一、礦山大型機電設備概述

1）礦山系統及礦山設備分類。

礦山系統是一個十分復雜的系統，而且礦山的設備特別多，每個礦山系統內的大型機電設備在運行時都存在很大的差異，這個差異主要表現在能耗上。礦山系統的分類依據是能量耗散強度，根據不同的能量耗散強度，礦山系統分為：采掘、運輸、提升、壓風、排水、通風六大礦山系統。

2）影響礦山大型機電設備能耗的因素。

由于煤礦生產系統的環境十分復雜，所以礦山大型機電設備能耗的影響因素非常多，礦山的地質、地形條件、開采的深度等自然環境因素與人員管理方案、采掘技術方案等生產管理都會嚴重的影響礦山大型機電設備能耗。本文研究的主題是礦山大型機電設備的協同控制，所以在影響礦山大型機電設備能耗的眾多因素中重點關注生產管理這一方面。

3）礦山大型機電設備能耗分析。

在生產煤礦時，礦山的六大子系統中的機電設備都處于并聯作工，并聯作工就是說所有的機電設備為流水線的工作狀態，此時計算礦上系統中各個子系統的能耗，再計算礦山系統中多臺機電設備協同運行時的耗能。通過相關計算可知，在總負荷一定的時候，每一臺機電設備的工作狀態都處于最佳，能夠在一定程度上減少能耗。但是礦山系統是一個十分復雜的系統，礦山系統協同工作的影響因素非常多，在實際的煤礦生產中非常難實現礦山大型機電設備的協同控制，所以礦山大型機電設備難以同時保持最佳工作狀態。

二、礦山大型機電設備協同控制系統設計

1）礦山大型機電設備協同控制系統。

礦山大型機電設備系統控制系統以物聯網為核心，融合了大量的數據建立而成的。礦山大型機電設備協同控制系統比較復雜，具體構架如下圖所示。礦山大型機電設備系統控制系統中存在一個物聯網感知層，在這個感知層中主要是采用本安液壓變送器檢測煤礦生產設備中的采煤機、提升機等設備中的油箱。同時采用溫度變送器對抗煤礦生產設備中的空壓機、帶式傳輸機等設備的控制面板機械能溫度檢測。另外，還會應用速度傳感器、風壓變送器、瓦斯傳感器等對煤礦開采的設備和礦山系統的各個子系統進行檢測。

2）物聯網傳輸層。

礦山大型機電設備協同控制系統中的互聯網傳輸層的核心是防爆工業太網，在利用無線網絡信號為依托組成網絡構架。然后調制解調器就能通過網絡連接接收到實際數據，再將接收到的數據轉換為數據包，然后通過網絡轉發數據包，這樣服務器就能從網絡上接受數據包，再通過無線網絡信號將最終的數據發送到應用層上位機。

3）優化系統運行，實現協同工作。

在礦山大型機電設備系統控制系統中，物聯網應用層的服務器與交換機相連接，兩者連接之后通過OPC接口對礦山大型機電設備的數據進行收集整理、分析。在礦山大型機電設備系統控制系統中的上位機，應用了組態軟件將礦山大型機電設備系統控制系統中的應用層分為了三個大的模塊，這三個模塊為：數據分析模塊、數據存儲模塊、數據與測控制模塊，應用相應的軟件對這三個模塊進行管理控制。

優化礦山大型機電設備系統控制系統時，根據礦山大型機電設備的實際運行狀態建立了一個礦山大型機電設備運行模式庫，然后在礦山大型機電設備運行模式庫中預測礦山大型機電設備的運行狀態，以此為依據對礦山大型機電設備系統進行優化。礦山大型機電設備運行模式庫中的具體參數，是礦山大型機電設備系統控制系統中上位機通過網絡接收到了數據。通過對這些數據的收集。整理分析能夠計算出煤礦開采中的最優噸煤具體能耗，然后根據煤礦開采的實際情況調整礦山大型機電設備的工作狀態，使礦山大型機電設備的運行狀態控制在最優噸煤的范圍之內，實現協同工作。這樣就能在一定程度上提高礦山大型機電設備系統控制系統的效率，同時還能夠在一定程度上降低能耗。

三、礦山大型機電設備協同控制的優勢

由于礦山系統比較復雜，礦山大型機電設備的應用也十分廣泛，如果不能實現礦山大型機電設備協同控制，就不能有效的控制礦山大型機電設備的能耗。不僅會增加煤礦開采的成本，還會在一定程度上造成能源的浪費。由于，礦山大型機電設備的能耗的影響因素很多，所以很難控制礦山大型機電設備的能耗。但是協同控制的方式能夠保證礦山大型機電設備在煤礦系統的各個子系統中工作時，保持礦山大型機電設備處于最佳的工作狀態，從而在最大程度上減小了礦山大型機電設備的能耗。根據相關資料和大量的實踐表明，在對礦山大型機電設備進行協同控制后，礦山系統的各個子系統的能耗都會在一定程度上降低（表1），由此可知，礦山大型機電設備控制是目前控制能耗的最佳方式。

四、總結

綜上所述，影響礦山大型機電設備能耗的因素非常多，這是因為礦山系統十分復雜，煤礦開采的環境也比較復雜。所以控制礦山大型機電設備能耗一直都比較困難。本文研究了礦山大型機電設備協同控制，通過研究發現協同控制能夠讓礦山大型機電設備再工作是同時保持最佳的工作狀態，從而十分有效的控制了礦山大型機電設備的能耗。

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