礦井提升機系統的智能化發展研究

摘? 要：本文針對我國金礦開采單位對提升機系統的使用狀況進行總結，提出一種基于Profibus現場總線、工業以太網的礦井提升機集中智能化控制系統設計工作方案，闡述了礦井提升機系統內部各個工作環節的設計要點，以此提高金礦開采工作質量和效率。

關鍵詞：金礦;礦井提升機;智能化

中圖分類號：TD633? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）08-0000-00

0 引言

近年來，隨著我國社會經濟整體發展速度的不斷加快，我國金礦開采行業有了更高的發展目標。在金礦開采工作過程中，提升機是金礦開采過程中非常重要的設備之一，礦井提升機設備運行質量的高低，直接影響到整個金礦開采工作的效率和安全性。隨著我國金礦開采規模的不斷擴張，我國各大金礦開采工作單位在礦井提升機的使用數量方面正在不斷增加，同時金礦的開采工作任務量也在不斷加重。在礦井提升機的使用過程中，要求礦山開采單位需要同時對多臺提升機系統進行集中化控制和實時性管理，以此來保證礦井提升機可以實現遠程集中化操控。

1 礦井提升機系統設計要點

1.1 現場控制層網絡設計

在礦井提升機系統的智能化控制過程中，系統內部網絡層作為Profibus總線網絡，可以使現場提升設備建立起自身獨有的Profibus總線系統網絡，該系統支持Profibus- DP通信工作協議。現場控制層主要指的是整個提升機系統的工作核心，在整個控制系統內部起到良好的承上啟下作用，以PLC網絡為基礎充分保證PLC系統，在工作過程中可以實現數據信息的快速交換，并且通過調試工作之后，可以充分實現各PLC系統內部的數據，可以在PLC網絡內部實現信息的快速共享。主控PLC系統通過數據信息共享，可以保證PLC系統對整個礦井的計算機工作狀態進行實時性監控，以此可以完成整個控制層的網絡構建，保證礦井提升機的安全穩定和運行[1]。

1.2 管理層網絡設計

（1）管理層系統設計主要是基于Industrial Ethernet網絡系統為基礎，在工作過程中主要的功能表現在使用SCADA系統，基于Ethernet Network和工作現場PLC系統之間實現相互通信，以此可以實時性獲取PLC網絡系統內部的各項共享數據，充分實現對現場各個受控設備工作狀態的集中運行和調整。（2）集中管控控制系統主要是基于WinCC和SQLServer技術平臺。在實際工作過程中主要工作內容包含了對礦井提升機系統的實施性工作狀態進行控制，并且對工作過程中的相關參數進行顯示以及信息存檔。在工業控制計算機的運行過程中，需要基于網絡通信協議工作模式對工作過程中的重要信息參數如工作速度、電流電壓以及油壓大小等信息進行適時性收集和處理，通過對深度指示器以及限位開關的工作狀態進行及時判斷。在主井裝卸設備工作過程中需要對設備的工作動態狀況進行實時監控，并且將監控得到的參數信息在線進行顯示，對主機系統和電控設備工作狀態進行有效監測，并且在礦井提升機的工作過程中，需要對整個提升工作過程進行全面控制，將所收集到的數據信息按照較系統的標準來進行存檔[2]。（3）礦井提升機系統在實際工作過程中，可以通過使用可視化編程技術，有效模擬礦井提升機。在提升運行過程中，將其中的重要運行工作參數顯示在醒目的位置上，讓工作人員可以更加直觀的了解礦井提升機的工作狀態，有效保證礦井提升機系統運行的安全性和穩定性。同時還需要繪制出詳細的工藝參數發展趨勢圖，準確提供礦井提升機的工作速率以及系統內部油壓大小等重要參數，方便工作人員進行進一步觀察和控制。

2 礦井提升機系統的智能化應用

2.1 礦井提升機系統的無人化運行

（1）礦井提升機系統在工作過程中，需要通過提升機運行工作指令，對各項功能加以執行，同時可以實現對整個系統運行的邏輯控制以及系統保護等多項功能。在系統運行過程中，包含了系統運行環境控制和系統就緒工作狀態控制，要保證礦井升級系統運行過程中的穩定性，同時在發出停車指令信號過程中，要保證信號發出和接收的準確性和實時性，要保證整個系統安全回路工作的穩定性。（2）礦井提升機系統信號需要對裝卸、操車以及信號控制等各個工作單元的工作狀態進行準確判斷和分析，以此來有效保證整個礦井提升機系統的運行穩定性和可靠性。礦井提升機信號系統單元，包含了信號控制系統和信號通訊穩定系統。現階段，在我國金礦開采行業當中，很多副井提升機在這一工作方面有所欠缺，同時由于自身礦井提升機的結構可靠性不足，在信號控制系統以及相關安全防護設施設置不完善，造成了礦井提升機系統的工作性能受到一定限制，尤其是針對礦井提升系統，在實現無人控制運行工作狀態下，對整個系統的運行效率和安全性造成了較大影響[3]。（3）礦井提升機制動系統是無人化運行工作的重要安全保障。在該部分系統的工作過程中，要求自動系統自身的安全性和穩定性得到充分保證，與此同時在主控系統和制動系統的工作過程中，需要保證信息通訊和邏輯連鎖保護工作達到更高的安全性和可靠性。

2.2 少人化運維工作

無人化運行是智能礦井提升機設備工作的基本體現，而少人化運維工作就是從整個運營工作層面上，體現出礦井提升機系統更高智能的操控層面，從具體的設計和實踐工作應用角度出發，該設備的智能終端主要包含以下幾方面內容：

（1）單體自動化在國內金礦開采工作過程中應用效果各不相同，同時自動化子系統的發展層次也高低不齊，很多進口設備在整體自動化程度上相對較高，而國產設備盡管也具有相應的自動化效果，但是在相關的安全設計里面，元器件的質量以及系統工作穩定性等方面，相比于國外發達國家所生產的設備仍然存在一定的差距。因此，在實際的生產和工作過程中，包含礦井提升機在內很多子系統在整體運行自動化程度上需要進一步提升。（2）自動診斷工作需要經過一個長期的發展過程來解決，在單體自動化工作基礎之上，系統自動監測能力和故障自動診斷能力是實現單體設為智能化控制工作的重要方式。其中以ABB礦井提升機控制系統為例，通過硬件和軟件的有效結合使用，實現礦井提升機系統的自我診斷工作。（3）該礦井提升機系統在工作過程中，首先需要一款名叫跳閘記錄器的軟件。該軟件主要針對的是礦井提升機而開發的一款針對性使用軟件，該軟件安裝在OPC服務器的上位系統中。該系統可以有效記錄礦井提升機在運行工作過程中的關鍵數據，比如礦井提升機的工作位置、工作速度、工作電流量以及制動壓力等。在工作過程中最大的工作特點是保證從跳閘之前到兩秒時間開始記錄，一直到整個提升機安全停車，有效記錄整個過程當中的數據信息，為后期工作人員排查系統產生的故障問題打下了良好的基礎，同時還可以為其提供出更加詳細的故障信息情況，幫助工作人員快速找到故障問題產生的原因。

3 結語

總之，通過智能化控制方法，可以有效降低工作人員的工作強度，降低不必要的人力資源投入，全面提高金礦開采工作的整體質量和安全性，全面提高礦井提升機系統的運行穩定性。

參考文獻

[1] 盛超.礦業企業礦井提升機電控系統設計方案的研究[J].中國設備工程，2019（6）：185-186.

[2] 王鵬.恒源煤礦主井提升機無人值守智能監控系統的研究和應用[J].能源技術與管理，2018（2）：133-135.

[3] 劉毅紅，敬華兵.冗余PLC控制變頻調速系統在礦井提升機中的應用[J].控制與信息技術，2018（1）：38-41+51.

收稿日期：2020-07-03

作者簡介：萬穎濤（1980—），男，山東萊州人，本科，工程師，研究方向：供配電、自動化等。