礦用提升機控制系統優化研究

曹永愛 郭凱 崔世杰

[摘? ? 要]研究礦用提升機控制系統優化策略的主要目的是提高礦用提升機系統的運行效率和控制系統應用成本，提高煤礦開采作業的經濟效益。文章結合煤礦開采的作業現狀提出了提升機控制系統優化設計的目標，并從系統軟硬件組成、自動控制系統的主體結構和網絡結構等方面提出了系統結構優化的措施。同時，提出了系統界面功能和設備監控管理功能的優化策略，希望能夠進一步提高提升機系統的運行可靠性，為煤礦開采作業的高效開展奠定良好的基礎。

[關鍵詞]提升機;控制系統;優化設計

[中圖分類號]TD532 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–000–02

Study on Optimization of Mine Hoist Control System

Cao Yong-ai，Guo Kai，Cui Shi-jie

[Abstract]The main purpose of studying the optimization strategy of mine hoist control system is to improve the operation efficiency of mine hoist system and the application cost of control system， and improve the economic benefits of coal mining operation. In the following， combined with the operation status of coal mining， the objectives of optimization design of hoist control system are put forward， and the measures of system structure optimization are put forward from the aspects of system software and hardware composition， main structure and network structure of automatic control system. Finally， the optimization strategies of system interface function and equipment monitoring and management function are put forward， It is hoped to further improve the operation reliability of the hoist system and lay a good foundation for the efficient development of coal mining operation.

[Keywords]hoist; control system; optimal design

在國家經濟大力發展形勢下，人們的生產活動中對煤炭資源的需求量不斷增加，致使煤炭企業面臨更大的開采壓力，既要保障煤炭資源質量，又要保障煤礦開采安全。雖然現階段的煤礦開采技術已經取得了一定的進展，但在煤礦開采過程中的井下提升控制系統還存在一定的不足，難以滿足當前的高效開采需求。因此，迫切需要結合煤礦開采要求和現有的控制系統問題，對礦用提升機自動控制系統進行優化設計，使其能夠盡快適應當前的煤礦開采作業需求，有效地提升煤礦開采效率，為社會經濟發展創造基礎。

1 明確礦用提升機自動控制系統的優化目標

（1）提高礦用提升機自動控制系統的經濟性能?？紤]到前期所使用的提升機自動控制系統不僅控制效率低下，還存在經濟成本較高的問題。在針對其進行優化設計時，首先需要解決的問題便是如何控制好系統應用成本。因此，進行提升機自動控制系統優化的主要目的為盡量降低控制系統的開發和應用成本。同時，提高提升機系統的運行效率，盡可能減少人員成本投入。

（2）優化礦用提升機自動控制系統功能。結合當前的煤礦生產作業需求，對自動控制系統功能進行優化與補充。其主要功能應包括監控功能、系統平臺管理功能、用戶權限管理功能、提升過程管理、部件運行狀態管理功能等。其中，提升過程管理功能主要是通過對提升機提升動作，如裝載、提升、卸載、制動、升速、降速等系統運行參數進行集中獲取與分析。同時，根據不同井下作業環境對提升機進行合理控制，為后續的提升機自動控制操作提供有利的借鑒。部件運行狀態管理功能則是指，通過傳感器獲取各部件的運行狀態，并利用專家算法明確各部件的運行狀態。相關的用戶可通過控制系統完成對各類數據參數的設計，使其能夠滿足不同的提升作業需求。監控功能則是指，對于提升機自動控制對象的運行狀況進行實時監測，并對運行參數進行匯總。通過對功能模塊的優化設計和細分可以有效強化提升機自動控制系統的可靠性，這也是進行系統優化的主要目的之一。

2 礦用提升機自動控制系統結構優化

礦用提升機自動控制系統主要包括傳感器模塊、數據采集模塊、數據控制模塊、量化系統模塊以及礦用提升機監測系統實時監測模塊等。這些系統模塊均是依靠網絡數字信號傳輸來實現數據信息交互和數控。在自動處理系統中，其通過對數據信息的集成分析來做出自動控制動作，可有效提升自動控制系統的控制可靠性（圖1）。

2.1 系統軟硬件組成

2.1.1 傳感器裝置

在井下作業空間內設置的傳感器裝置可以對煤礦開采現場的作業環境以及設備運行狀況等相關信息進行全面獲取，并且根據系統要求的標準以信號形式傳輸至自動控制系統，可以為系統的控制操作和管理工作提供可靠的數據參考?？紤]到煤礦生產作業的環境十分復雜，在選用傳感器裝置時，應優先選用靈敏度較高的傳感器設備。

2.1.2 數據采集系統

數據采集系統中采用FactorySuite 2000，主要用于生產信息的管理，可實現提升機提升過程中各類設備運行參數的集成分析與參數控制。該系統在自動控制系統中的應用很大程度上提升了提升機設備的提升能力。數據采集數據的傳輸過程如圖2所示。

2.1.3 數據庫服務器

在提升機自動控制系統中，設置了用于儲存提升機運行狀態參數的數據庫。在數據庫中涉及提升機系統運行的所有參數和數據處理的過程，從某一層面來講，系統的數據處理能力直接關系自動控制系統的控制效率。只有保障對各類運行參數的高效集成與處理才能在短時間內分析提升機的運行效果，并做出可靠的控制指令。鑒于提升機自動控制過程中所產生的數據參數量較大，且數據類型較為復雜，在選用數據庫服務器時，應優先選用高性能的服務器。

2.1.4 網站服務器

網站服務器是指為用戶提供訪問提升機自動控制系統的平臺。在服務器中，根據提升機控制系統的功能和管理需求設置了多個訪問端口，可以滿足大部分情況下的提升機控制系統管理需求。通過訪問該服務器可使管理者獲取大部分提升機系統的運行參數，及時了解提升機的運行效果，為煤礦開采作業管理工作奠定了良好的基礎。

2.2 自動控制系統的主體結構優化

在針對自動控制系統的主體結構進行優化設計時，需要考慮提升機系統控制過程中的相關控制要素，并結合自動控制理論提出可靠的自動控制結構優化方案。因自動控制系統中存在分支系統復雜和控制任務量較多的問題，為了保障自動控制結構的可靠性，需要根據礦井提升機的作業特點和作業要求，對各分支系統的任務狀況進行細化分析，并明確各個分支任務之間存在的密切聯系。在此基礎上，形成結構合理的自動控制系統。經過優化設計后的自動控制系統，可對系統運行過程中的系統參數和環境參數進行實時獲取，并傳輸至自動控制系統中，在對數據信息進行分析后，可下達正確的自動控制指令。這可有效提升提升機系統的運行效果，對于提高煤礦生產效率也具有積極作用。

2.3 網絡結構優化

提升機自動控制系統對網絡技術產生了較大的依賴，這主要是由于其在進行自動控制過程中，需要通過網絡完成對各類數據的及時傳遞。因此，為了保障提升機控制系統的運行可靠性，需要全面提升網絡系統的運行可靠性。但實際上，由于網絡環境較為復雜，很容易受到外部因素影響，造成網絡運行不暢的現象。為此，需要設置和應用高性能的防火墻技術，保障網絡系統的安全運行，并對網絡結構進行優化設計。網絡結構如圖3所示。

3 其他系統功能的開發

經優化設計后的礦井提升機自動控制系統由多個功能模塊組成，主要包括提升過程管理、實施監控管理、系統平臺管理、用戶權限管理和部件運行狀態管理等模塊。主要目的是通過優化控制系統功能來提升提升機的運行效率。其中，提升過程分析主要是針對提升機的提升、卸載以及制動等主要作業環節進行系統分析，并且通過系統獲取的環境參數和提升機承載量等參數將提升機的提升過程以圖形或者數據的形式表現出來。在針對提升機設備進行管理時，可以參照這些數據信息，明確了解設備運行狀況，并制定合理的設備管理方案。

此外，提升機自動控制系統還包括任務設置、權限設置、圖表和錄入查詢等功能。用戶可根據自身的管理需求和應用需求對頁面進行合理設置。管理界面的功能分布和任務分組較為合理，用戶還可根據自身需求對數據顯示形式進行科學設置，訪問系統時可以提取相應的數據信息，使設備管理任務更為便捷。

3.1 系統界面功能

系統界面是訪問和管理自動控制系統的主要訪問端口，在用戶服務界面中支持任務統計接口和服務類型數據接口。在提升機運行過程中所產生的大部分數據信息均可通過上述接口傳輸至數據庫。而任務管理器則可通過對數據信息的匯總處理形成自動控制系統要求的標準數據類型。系統界面功能可對自動控制系統運行中的各類數據信息進行有效展示。

3.2 設備監控管理功能

設備監控管理功能主要針對提升機自動控制系統運行中提升機提升和卸載的整個作業過程中涉及的設備進行監控管理。在自動控制系統的作業下，可對井下提升作業環境參數和提升機的提升作業參數進行全面獲取，并根據系統分析結論對各類設備的運行狀態進行及時了解。這可為設備管理工作提升可靠的參數，一旦發生運行參數異?，F象時，也可及時做出響應，降低設備故障對提升機運行效率的影響。

4 結束語

在當前的煤礦事業發展背景下，對煤礦開采效率和煤礦產品的質量提出了全新的要求，這也意味著煤礦開采技術需要面臨新的挑戰。如何提高煤礦開采技術水平，推動煤礦事業的健康穩定發展成為當前需要研究的重點課題。其中，對煤礦開采效率具有重要影響技術的提升機技術，提升機的運行效率和運行安全直接關系煤礦開采的作業效率和作業安全。因此，文章圍繞礦用提升機的自動控制系統優化方案展開研究，有望在今后的煤礦開采作業中不斷總結作業經驗，增強提升機控制系統的應用效果，提高煤礦生產作業的整體水平。

參考文獻

[1] 陳超.PLC在礦井提升機控制系統中的應用[J].內燃機與配件，2020（6）：215-216.

[2] 馬寧，劉陽，王立杰.礦井提升機系統的智能化的應用[J].中國金屬通報，2020（2）：34-35.