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

張成全

（云南省曲靖市富源縣能源局，云南 曲靖 655500）

進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源短缺問題已經(jīng)成為制約社會(huì)發(fā)展的重要因素。隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，礦產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式發(fā)生了翻天覆地的變化，為滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)的礦產(chǎn)資源需求，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的智能化、自動(dòng)化開發(fā)已經(jīng)成為必然。而在礦產(chǎn)資源開發(fā)中，對(duì)機(jī)電設(shè)備的科學(xué)控制是確保正常開發(fā)礦產(chǎn)資源的重要保障，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用不僅有利于對(duì)礦產(chǎn)資源的持續(xù)、高效、穩(wěn)定開發(fā)，還是礦產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要助力，不僅有利于提升礦產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，還有助于我國(guó)礦場(chǎng)企業(yè)在國(guó)際上立于不敗之地，因此，對(duì)礦山控制中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 自動(dòng)化技術(shù)概述

自動(dòng)化技術(shù)是包含控制論、信息論、系統(tǒng)工程、電子學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的一門綜合性學(xué)科技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣泛，小至掃地機(jī)器人，大到載人航天都離不開自動(dòng)化技術(shù)的支持，可以說自動(dòng)化技術(shù)是推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的重要力量。自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造、自動(dòng)化辦公等方面，通過自動(dòng)化技術(shù)來幫助人們完成某項(xiàng)工作。

在礦山機(jī)電設(shè)備中使用最多的為PLC技術(shù)，其在礦山機(jī)電設(shè)備中最大的作用是替代了傳統(tǒng)繼電器，極大提升了礦產(chǎn)資源開發(fā)的自動(dòng)化程度以及開發(fā)效率。但結(jié)合作者自身工作經(jīng)驗(yàn)來看，PLC技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用水平還有待提高[2]。

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

2.1 自動(dòng)化技術(shù)在礦山井下風(fēng)門中的應(yīng)用

PLC技術(shù)能夠通過編程對(duì)礦山資源開發(fā)過程進(jìn)行數(shù)字化控制，不僅能夠?qū)ΦV山資源開采過程中所使用的各種設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單化操作，還可以顯著提升整個(gè)礦產(chǎn)資源開采過程的安全性和高效性。PLC技術(shù)可以在井下風(fēng)門自動(dòng)開閉的情況下用于生產(chǎn)，極大地提升了生產(chǎn)的安全性。在傳統(tǒng)模式下，通常采取人工模式啟閉風(fēng)門，但人工啟閉風(fēng)門的過程不可避免地會(huì)受到外部因素的影響或限制，存在安全隱患。而自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，則可以有效地避免人工操作不規(guī)范，造成的風(fēng)門損壞問題。

圖1 煤礦井下全自動(dòng)風(fēng)門示意圖

2.2 自動(dòng)化技術(shù)在礦山監(jiān)控設(shè)備中的應(yīng)用

礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程存在較大的安全隱患，因此，社會(huì)對(duì)礦工的安全關(guān)注度在不斷地提升。自動(dòng)化技術(shù)可以用于對(duì)礦工在日常操作中的行為進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而達(dá)到提升礦產(chǎn)資源開發(fā)安全性的目的。例如，在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開采的過程中，在對(duì)一些復(fù)雜多變的地質(zhì)條件進(jìn)行勘測(cè)時(shí)，利用自動(dòng)化技術(shù)可以提升勘測(cè)的安全性，還有利于開采人員結(jié)合井下環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的開采設(shè)計(jì)。同時(shí)，自動(dòng)通訊技術(shù)的應(yīng)用有助于管理人員、開采人員根據(jù)獲取到的井下坑道情況，制成井下動(dòng)態(tài)效果圖，對(duì)開采進(jìn)度進(jìn)行有效控制。最為重要的是，自動(dòng)通信技術(shù)可以幫助井上人員對(duì)井下人員進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員的精準(zhǔn)定位，這樣當(dāng)井下出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，可讓救援人員以最快的速度幫助被困人員脫離危險(xiǎn)[3]。

2.3 自動(dòng)化技術(shù)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

提升設(shè)備是在礦產(chǎn)資源開采過程中使用最基礎(chǔ)的設(shè)備，同時(shí)也是在礦產(chǎn)資源開采過程中使用最多的設(shè)備。提升機(jī)主要功能是對(duì)井下材料、人員、生產(chǎn)設(shè)備以及礦產(chǎn)資源進(jìn)行運(yùn)輸?shù)龋虼?，確保提升設(shè)備運(yùn)行的安全性對(duì)于礦產(chǎn)開采具有重要的意義，一旦提升機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，則不僅會(huì)影響對(duì)礦產(chǎn)資源的正常開發(fā)，還嚴(yán)重威脅著井下人員的生命安全。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以提升提升機(jī)設(shè)備的自動(dòng)控制程度和使用效率。

例如，在實(shí)踐中利用PLC技術(shù)配置可編程控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各控制部分、調(diào)節(jié)部分以及監(jiān)控部分的自動(dòng)化控制，采用分布式控制能夠?qū)€(gè)控制系統(tǒng)的獨(dú)立控制器進(jìn)行有效地控制，并通過總線與各分控制器進(jìn)行通訊，提升變頻調(diào)節(jié)準(zhǔn)確性與通訊的時(shí)效性。

2.4 自動(dòng)化技術(shù)在運(yùn)膠帶機(jī)中的應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)在運(yùn)膠帶機(jī)中的應(yīng)用確保了液壓、制動(dòng)和電控等功能的整體化與便捷性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)云膠帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能，一旦運(yùn)行出現(xiàn)問題，則控制系統(tǒng)能夠基于既定控制指令，對(duì)運(yùn)膠帶機(jī)的參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，例如，對(duì)其供電電流、閘門等的調(diào)整。通過自動(dòng)化技術(shù)的控制，運(yùn)膠帶機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性、故障解決速度等都得到有效地提升。

2.5 在礦山挖掘設(shè)備中的應(yīng)用

礦山的開采環(huán)境條件通常很差，煙塵多、氧含量低、地下水超標(biāo)等不僅增加了礦山開采的難度，而且危害操作人員的生命安全。因此，將一些大型采礦設(shè)備用于礦山開采過程中，不僅解放了生產(chǎn)力，還提升了整個(gè)開采過程的安全性，降低了生產(chǎn)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。例如，電力牽引采礦機(jī)是當(dāng)前廣泛使用的采礦挖掘設(shè)備，自動(dòng)化技術(shù)在此類設(shè)備中的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟，與一般的挖掘設(shè)備相比，該挖掘設(shè)備的牽引特性要好得多，在設(shè)備上增加一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，就可以提供較大的牽引力，針對(duì)設(shè)備滑落，可采用自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)發(fā)電制動(dòng)，避免制動(dòng)器滑落。

因此，即使在傾斜度為40°～50°之間的傾斜礦石層中，也可以正常使用該挖掘設(shè)備。電動(dòng)牽引采煤機(jī)可用于環(huán)境較為復(fù)雜的礦井，并可以在高角度環(huán)境下作業(yè)，從而提高了采礦效率。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，自動(dòng)化技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用不僅涉及簡(jiǎn)單的應(yīng)用領(lǐng)域，在一些復(fù)雜的技術(shù)領(lǐng)域同樣具有廣泛的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況來看，目前，自動(dòng)化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在風(fēng)門、皮帶輸送機(jī)等水平較低，且勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較高的領(lǐng)域。

但結(jié)合現(xiàn)今社會(huì)對(duì)礦山開采需求來看，在自動(dòng)化集中控制方面，更需要考慮采用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)資源的開采過程進(jìn)行監(jiān)控，以確保生產(chǎn)率的快速提升并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也使煤礦得到平穩(wěn)快速發(fā)展。相信在不久的將來，隨著各種智能設(shè)備以及無線傳感技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)化技術(shù)在礦山機(jī)電控制中的應(yīng)用范圍將愈加廣泛，發(fā)揮的作用也更加巨大，到那時(shí)，礦產(chǎn)資源的開采過程將愈加安全和高效。