論煤礦機電自動化集控的應用與發展

中煤華晉集團晉城能源有限公司 秦海初

煤礦綜合自動化系統的建設，隨著我國各方面技術水平的發展，以及經濟形勢的變化，在不斷的改善以及發展。在進行煤礦開采工作的過程當中，自動化系統的應用以及相應配套技術的完善，為整個開展工作提供更有力的支持，也更大程度的促進了煤礦綜合自動化的快速發展。機電設備自動化集控技術設計的內容比較復雜，例如：計算機網絡技術信息化處理技術，集中控制技術等等這些技術的綜合應用，對煤礦開采工作可以產生積極的影響，本文主要針對該課題進行探討。

1 煤礦機電自動化集控現狀

機電自動化集控技術的使用可以推動各個工業領域的快速發展，特別是在煤礦領域內它的使用可以提高煤礦開采的效率以及安全性。與其他類型的控制技術相比，機電自動化集控技術的體積相對較小，而且容易操作在使用操作方面程序比較簡單容易維護。將機電自動化集控技術應用于煤礦領域當中，可以在一定程度上控制勞動力的投入，整體改善煤礦企業的經濟效益。從目前我國煤礦機電自動化集控發展的情況來看，其水平并不高，與國外發達國家相比仍具有較大的差異，所以它的發展空間是非常廣闊的。煤礦企業在發展期間，煤礦自動化集控技術本身就具有良好的應用價值，而且煤礦開采以擁有自主知識產權開發技術和配套設備開發作為基本的方向，對其相關的技術進行研究，可以整體促進煤礦行業的技術水平，強化產品的通訊能力，在相關技術的支持下，煤礦行業的發展速度將會越來越快。當然自動化技術的使用還可以更好的進行數據信息的分析總結，保證數據信息的使用價值得以有效發揮。下面分別分析河南省兩家煤礦集團及自動化疾控技術使用的具體情況。

河南省最大的煤礦開采企業是河南能源化工集團，它是一個級開采銷售為一體的公司，其下大多數的煤礦都已經全面推廣機電設備，自動化集控技術，而且該技術的應用也極大的提高了煤礦開采的效率，為整個企業的發展奠定堅實的基礎，給企業，給社會，給國家帶來了很大的經濟效益和安全效益。

河南永錦能源有限公司在煤礦開采工作當中也積極投入機電設備，自動化集中控制系統和該系統的投入，主要應用在排水泵房中央變電所以及主膠帶運輸機等多種設備上，但考慮到整個礦井的長遠發展，企業的相關管理部門，目前研究信息化自動化在這些設備當中的應用。

2 煤礦機電自動化集控的功能

2.1 迅速維修事故

煤礦開采工作的安全性一直以來都是人們關注的重點，如果在開采期間由于設備因因素的影響，因為因素的影響而出現一系列的安全事故，那么對于井下工作人員來說將會產生生命安全的威脅。所以，煤礦安全事故的維修速度，直接影響煤礦企業的經濟效益。將煤礦基地自動化集控技術應用于煤礦開采工作當中，能夠保證煤礦開展設備在出現事故之后第一時間給出解決方案和整改措施，保證機械設備長期處于正常運行的狀態，從而滿足煤礦開采工作的現實需求。除此之外，煤礦機電自動化集控技術的使用還可以保證事故維修的時效性，避免設備在出現。維修和維護工作的開展可以在一定程度上保證設備使用性能的優化，與此同時還可以延長設備的使用壽命。在設備出現事故之后及時進行維修，能夠強化設備的抗腐蝕能力，滿足煤礦開采工作的實際需求。

2.2 降低企業生產成本

對于煤礦企業來說，煤礦機電自動化集控技術的使用不僅可以有效解決事故的相關問題，還可以在一定程度上降低企業生產成本。因為煤礦機電自動化集控技術的應用可以實時對機械設備運行的情況進行記錄和分析，同時也能對機械設備工作的狀況進行仔細的觀察，一旦機械設備出現故障問題或者運行處于異常的情況之后，就可以馬上解決存在的問題。而且自動化疾控技術的使用，能夠時刻了解煤礦設備的使用狀況，對煤礦設備進行整體把握之后，更好的調節煤礦開采工作的情況，并確保煤礦機械設備長期處于正常運行的狀態。也就是說在煤礦開采工作當中，煤礦機電自動化集控技術的使用能夠讓機械設備在早期就能夠精準的檢測設備是否存在故障和問題，是否存在性能減退的問題，這就減少了不必要的成本消耗，讓企業在生產成本方面得到有效的控制。

2.3 通過振動檢測設備

根據系統運行的溫度振動的情況以及數據和參數，煤礦機電自動化集控技術，能夠更好的分析設備運轉的情況，而且機械設備在實際運行當中一旦出現震動現象不合理之后，系統就能夠更加科學的分析其出現故障的原因。這種根據機械設備性能做出的診斷準確性相對較高，而且在獲取相關的診斷結果之后，還可以使用相關的技術和方法快速解決存在的問題。通過振動檢測設備的方法，具有簡單性和實用性的特點，將其有效地結合起來，使得煤礦機電自動化集控技術的使用價值更高。現代機械設備的運行過程都存在一定的振動規律，根據設備振動的規律及信號的頻率，現場工作人員能更好的把握設備，在其區域性的特征一旦相關的數據改變之后就可以及時了解數值改變的原因，從而全面的把握機械設備運行的情況。總而言之，廣泛的應用機電自動化集控技術，為整個煤礦行業可奠定堅實的基礎，也可以更好地促進煤礦行業的快速發展。

3 煤礦機電自動化集控的實現

在科學技術快速發展的背景之下，煤礦行業的煤礦機電設備自動化水平在不斷的提高，控制系統也逐步得到完善。所以在滿足煤礦應用需求的同時，煤礦企業也需要花費更多的時間和精力進行煤礦機電自動化疾控的管理工作，提高管理的效果，保證自動化技術使用的價值得以充分發揮。據了解，在煤礦開采工作中，煤礦機電自動化集控技術的應用可以實現集中控制故障檢測等多項工作，保證煤礦井下安全開采的目的，同時也使得煤礦開采的效率大幅度提升。

3.1 機電自動化集控方案

以智能型組合電器及控制電自動化設備的重要組成部分，可以整體提高煤礦井巷綜合開采作業的效果。但是實際上綜合電器在使用期間并不能發揮通訊功能的效果，所以當井下出現各種事故時，相關的信息和數據不能及時發送到地面相關的解決措施，也無法及時傳輸到礦井。在無法實現聯網以及遠程控制的情況下，地面上的工作人員不能了解礦井工作的實際情況，也無法迅速了解礦井生產的實際情況，這就無法保證生產工作的安全性。為了有效的控制煤礦開采的成本并提高整體的煤礦開展安全性，可以通過使用集控系統并以modbus通訊協議作為基礎。將控制器局部網絡以及DP總線通信作為信息數據傳輸的載體，達到信息數據傳輸的目的，可以在保證礦井開采工作安全性的同時降低生產成本。

3.2 集控系統硬件設計

系統的硬件設計工作設計的內容比較復雜，智能型組合電器的測控系統，包括的硬件模塊主要有顯示器，控制方式轉換模塊采集模塊處理模塊，信號檢測模塊等等。這些模塊共同組成的測控系統能夠獨立完成對線路的復核保護工作以及控制工作，與此同時還具備短路保護功能欠壓保護功能，漏電閉鎖保護功能，過載保護功能等等。當然本文提出的疾控系統除了能夠對整個機電自動化設備起到控制作用和保護作用之外，還能夠實現電磁閥控制工作，網絡通信控制工作，遙控控制工作，采掘作業面控制工作等等。疾控系統的框架結構控制箱集成了三條現場總線，這三條總線主要負責的內容各不相同，其中CAN主要負責中央控制器和電磁控制閥顯示器，遙控接收器等等操作箱和中央控制器之間的通訊需要由modbus實現。其中集控系統框架結構的具體情況如圖1所示。

圖1 集控系統框架結構

3.3 集控系統軟件設計

從軟件設計的角度分析，煤礦機電自動化集控系統的軟件可以包含兩個方面的內容，分別是信息判斷和處理，以及系統控制信息的處理工作。在信息判斷和處理的工作方面，需要以數據作為主要的對象對數據進行采集，接收發送，一些分析等多項工作是集控系統軟件設計的主要目標。除此之外，系統控制信息的處理工作也是軟件設計工作的重點，它涉及的內容包括信號邏輯處理，優化系統以及故障保護工作等等。

4 煤礦機電自動化集控的應用

4.1 礦井井下傳送帶方面

礦井井下傳送帶設備是煤礦開采工作的重要設備，同時也是開采工作的重要組成部分，在進行煤礦運輸的過程當中，井下傳送帶是不可缺少的部分。所以井下傳送帶的實際運行情況，對煤礦開采的效率以及質量產生決定性的作用。為了保證煤礦開采工作的效率以及煤礦開采產品的質量，企業相關管理人員就必須充分關注礦井井下傳送帶的運行情況，保證該設備長期處于連續作業的狀態并整體加強生產，注意質量的控制效果。據了解傳統的旗下傳送帶使用價值并不高，不僅存在運輸量小的缺點，安全系數還非常低，不能真正滿足礦井生產的實際需求。特別是在人們對于每況愈下傳送帶，遠遠不能滿足相應的工作目標。經過多年的發展，我國的井下，但是運輸機已經得到逐步完善，而且將自動化技術與該運輸機充分的融合在一起，提高整個系統的運輸效率及使用價值相對較高，能夠滿足人們在煤礦領域方面的生產需求。近年來，新式的運輸機內部已經安裝機電一體化的設備。教育傳統的傳送帶相比具有智能化的特點，設備在運行期間不會因為人為因素出現錯誤的情況。但是煤礦井下傳送帶在實際工作期間也不免存在一些問題。例如：傳送帶中間的驅動點穩定性并不能滿足實際需求，所以對整個設備的穩定運行情況會帶來消極的影響。

4.2 煤礦礦井提升機方面

將機電自動化集控技術應用在礦井提升機方面也具有較為明顯的應用價值，它可以整體提高礦井提升機性能，保證整個提升機在使用期間具有更高的安全性和可靠性，從而為整個煤礦生產工作奠定堅實的基礎。在傳統的條件下，礦井提升機的結構非常復雜，而且它的規模比較大，巨大的體積和沉重的設備，使其操作難度十分復雜。利用自動集控技術進行提升機的控制工作，可以將復雜的機械設備轉變為新型的自動化集控設備，將復雜的機械結構轉換為精簡的機械結構，將傳統的人工控制模式轉變為數字化智能自動化控制模式。

4.3 電牽引采煤機方面

采煤機是煤礦采礦生產工作當中的重要設備，它直接影響到整個生產流程是否順利進行，同時也關系到煤礦生產工作的綜合效益。如果將自動解控化技術應用在煤礦生產工作當中，那么采煤機的性能優化工作就是需要重點關注的內容。切實改善采煤機的生產作業，效率可以有效推動煤礦企業的快速發展。在如今的科學技術條件下，電牽引采煤機的使用能夠對電能資源進行充分利用，滿足采煤機的實際應用需求。它與傳統的采煤機相比，電牽引采煤機的優勢在于維修維護工作比較便利，不需要投入大量的資金以及人工成本，其工作性能較好，穩定性非常高。除此之外，電牽引采煤機的故障發生概率相對較低。通過控制電牽引采煤機的相關系數，整個設備的運轉過程更加順利，那么電牽引采煤機的使用性能也得到有效的優化。如今電子技術和計算機技術的廣泛使用時的電牽引技術的完善程度越來越高，有效彌補集控技術在使用期間存在的不足，從而保證煤礦企業持續健康的發展。

4.4 煤礦生產和礦井監控方面

煤礦生產和礦井監控工作機電自動化技術的使用，能夠更好的營造煤礦生產作業的環境，整體提高煤礦行業的綜合效益。與國外的自動化監控技術相比，我國的研究時間較晚，應用的起步時間也比較晚，現在大部分煤礦企業使用的監控設備仍然是進口設備。所以從整體的情況來看，自主研發的水平比較低，創新能力不足，這就使得煤礦生產和礦井監控的工作不具備相應的競爭優勢。但是在最近這幾年，國家相關企業花費大量的時間和精力對相關的設備進行研究，在科學技術水平不斷提升的背景下，自動化監控系統也逐漸形成前晚上為煤礦生產工作以及礦井控制工作提供了技術支持。

4.5 主要排水泵應用

井下布置+60m、-60m兩個主要排水泵房，總共安裝8臺主要的排水泵，主要負責整個礦井的排水任務。在進行自動化集中控制技術和相關系統的安裝工作時，需要根據礦井的實際情況進行，給每個排水泵房設置一臺礦用隔爆兼本安型水泵控制操作臺，每個操作臺都有單獨的監控分站的控制，對水泵進行自動化控制和手動化控制。該系統的安裝使得整個水位和用電峰谷的調節性能越來越好，實現了水泵自動輪換的目的，有效避免峰就谷運行。

地面自動化集控中心對互聯網監控中心配備了兩臺工控計算機，這兩臺工控計算機能夠對排水泵房進行單獨控制，同時PLC控制箱也可以作為整個井下控制工作的重點內容，對井下的運行情況進行有效監控，同時達到信息傳遞的目的。通過移動攝像頭可以對每臺水泵運行的實際情況和設備運行的狀態進行實時監控，每個排水泵的排水流量壓力，溫度，振動情況等都可以通過PLC控制箱進行控制，以及遠程實時監控。

5 煤礦機電自動化集控的發展前景

雖然煤礦機電自動化集控的發展前景十分廣泛，但是要想保證其技術長期處于穩定健康的發展狀態，那么我們就需要將機電自動化集控技術的應用價值進行明確并把握整個時代發展的整體趨勢，加大對相關技術的研究力度，嚴格控制其實際應用情況，為煤礦行業的發展奠定堅實的基礎。除此之外，優化機電自動化集控設備的設備性能，預防重大災害和安全事故的發生也是非常必要的。

在經濟以及科技都快速發展的背景之下，我國煤礦企業的發展步伐也越來越快。在自動化技術的幫助下，我國煤礦企業的生產規模越來越大，但是在實際開展工作當中仍然存在一些困難以及問題提供常見的問題，主要有機電設備，非常容易受環境因素，以及人為因素的影響，出現各種各樣的故障。這些故障如果不及時進行解決，那么大規模的煤礦勘查工作將會受到影響，這對整個企業對整個行業的發展都會產生消極作用。針對這一情況，我們應該花費更多的時間和精力，在煤礦機電自動化集控技術的研究方面，將集控技術與煤礦開采，工作充分融合，使得煤礦開采工作的效率得到大幅度提升。與此同時，煤礦企業的相關技術人員還需要保證機電設備朝著智能化、自動化和安全化的方向發展，提高煤礦開采的質量以及效率。