電氣自動化控制系統在金屬礦開采現場的設計與應用

童春

（安徽銅冠（廬江）礦業有限公司，安徽 合肥 231563）

在中國社會經濟高速發展的背景下，金屬對社會公眾日常生產生活有著十分重要的意義，而為了提高我國對金屬的開采、利用，提高金屬礦的開采效率，利用現代技術手段革新金屬礦開采現場的技術水平十分必要。對此，本文以電氣自動化控制系統為切入點，通過深入分析電氣自動化控制系統在金屬礦開采現場的應用空間，為提高金屬礦的開采效率以及開采質量提供一定的分析支持。

1 電氣自動化控制系統的應用現狀分析

由于金屬礦的開采環境復雜，對開采團隊的技術要求較高，而電氣自動化控制系統又是需要多部門配合、多設備共同工作，才能夠發揮應有效用的重要技術之一，因此，我國目前電氣自動化控制系統在金屬礦開采中的應用依舊處于起步且快速發展階段，特別是在電氣自動化設備的使用以及維護運行等方面，對此，本文簡述如下：

（1）受制于目前我國的科技水平以及金屬礦開采現場的技術水平，電氣自動化控制系統在金屬礦開采現場依舊需要人工進行輔助，以此提高設備的使用效率以及金屬礦開采的效率。人工輔助雖然能夠提高電氣自動化控制系統的效率，但卻增加了金屬礦開采的成本支出，進而縮減了企業的經營利潤。除此之外，為了保證電氣自動化控制系統的穩定運行，對其定期維護、檢修必不可少，人工檢查的成本支出也為企業帶來了額外的負擔。而電氣自動化控制系統作為起步晚、發展快的技術手段之一，在應用過程中難免出現技術不足、操作不當問題，影響了電氣自動化控制系統的正常應用。

（2）在金屬礦開采中，電氣自動化控制系統各個技術設備之間的配合使用也成為該系統在金屬礦開采深度應用的重要阻礙之一。以銅礦為例，銅作為我國重要的金屬資源，其開采對國家經濟發展、社會生產都有十分重要的意義。而目前雖然電氣自動化控制技術已經在銅礦中有所應用，但需要不同的技術設備配合，由于技術、資金等條件的限制，目前電氣自動化控制系統各個技術應用的配合尚處于發展階段，不能保障該系統的穩定運行。

（3）電氣自動化控制系統本身的設計問題也是阻礙該系統在金屬礦開采中深度應用的重要因素。中央控制系統、遠程控制技術以及現場開采設備是電氣自動化控制系統的重要組成部分，缺一不可，設計團隊不僅要設計合理的中央控制系統，更應當審慎選擇金屬礦的現場開采設備，根據金屬礦的不同選擇更加合適的開采設備，并利用不同技術手段與電氣自動化控制系統相適配。因此，企業必須保障電氣自動化控制技術與金屬礦開采現場的管理水平、設備的自動化發展水平相匹配。

但除此之外，作為金屬礦未來發展的重要技術支持，電氣自動化控制系統能夠提高金屬礦開采的自動化水平和信息化水平，因此也有其重要意義，通過自動化控制系統，企業能夠實現多樣化生產以及金屬開采，能夠對不同設備的運行情況、故障情況進行監控，電氣自動化控制系統的24h實時監測水平是人力所無法達到的。

2 單片控制機設計簡析

PLC單片控制機是電氣自動化控制系統的重要技術之一，它作為一種可編程邏輯控制機，通過內部的存儲程序來執行系統的邏輯運算指令、順序控制以及定時、算術操作、計算數值等指令，并且通過各種不同的機械設備實現控制設備目的的一種存儲器。隨著社會公眾對各類金屬的需求越來越高，金屬礦開采的安全性、效率性成為產業革命以及技術革新的關鍵。而單片控制機的應用能夠幫助企業設計更加專業、效率更高的電氣自動化控制系統，進而提高金屬礦開采的效率以及安全性。

首先，單片控制機的體積微小，能夠應用在不同型號、不同操作需求的設備上，它所具備的數據處理、傳輸以及存儲功能能夠與輔助電氣自動化控制系統對金屬礦開采的不同設備進行數據傳輸以及設備調控。其次，由于單片機在電氣自動化控制系統中有著十分重要的地位，因此，相關設計團隊在設計金屬礦開采中的電氣自動化控制系統時，應當基于現場設備對自動化控制系統的需求以及單片機的實際使用需求，合理安排單片機的使用。例如，在金屬礦開采中，單片機可以實現中央調控系統與開采現場出礦設備之間的數據傳輸以及調控，其獨有的技術支持在現場開采系統中也有十分重要的應用。一方面，單片機的優化設計能夠令操作人員實現遠程操控以及實時的設備數據監控，單片機的傳輸功能能夠將設備的所有重要運行數據都傳輸到中央控制系統，并由技術人員或調控系統進行統一操作、維護和檢查。另一方面，單片機的優化設計以及投入使用還能夠實時監控金屬礦開采現場的運行情況以及安全情況，最大限度地保障電氣自動化控制系統以及金屬礦開采的安全。

3 電氣自動化控制系統的硬件設計及應用

電氣自動化控制系統的硬件設計和應用主要包括電路設計、抗干擾系統，對此，本文分別簡述如下。

3.1 電路設計及應用

作為現代信息技術的發展成果，電氣自動化控制系統在金屬礦開采中的應用具有復雜性以及多變性，該系統的相關設備需要搭載復雜的電路支持，而電路設計又受到外界自然因素以及人為因素的多重影響。一方面，金屬礦開采現場的自然環境因素對電路設計有著較大的制約，現場的粉塵、潮濕的空氣、爆破的震動等都會對電路的設計和正常使用造成影響，因此，設計團隊需要在現有金屬礦開采現場的電氣自動化控制系統的基礎上不斷優化原有電路，既要保證電路的設計符合不同設備的需求，又要保證電路設計的安全性。另一方面，由于電路設計的復雜性，因此需要專業的設計團隊以及技術水平高的設計人才和專業人才，對于企業而言，這無疑增加了企業的成本支出。

在電路設計中，設計團隊首先應當充分考慮電路的設計是否符合金屬礦開采的規范，是否符合國家的相關規定，并且在具體安裝應用中充分考慮電壓問題、電流問題以及是否會有漏電、斷電現象。其次，在設備選擇上，企業應當選擇質量符合國家要求、符合金屬礦開采作業要求的設備，保障設備使用的安全性和穩定性。除此之外，電源作為電路設計的重點環節，設計團隊應當充分考慮凈化電源的相關設備，對此，本文以銅礦為例進行分析研究。在銅礦的電路設計中，凈化電源設備的選擇一般有濾波器和隔離變壓器兩種。其中，濾波器是能夠對電源中的特定頻率或該頻率以外的頻率的頻點進行過濾的技術設備；隔離變壓器則是指在輸入繞組和輸出繞組處帶有電氣隔離裝置的變壓器，它能夠有效避免偶然同時觸及帶電體的危險發生。為了保證凈化電源設備的有效運行，其電壓設置必須穩定在24V，且該凈化電源設備的供電模式必須為直流電，維護人員必須定期巡檢凈化電源設備，一旦出現負載現象，必須及時調整。

3.2 抗干擾系統設計及應用

在金屬礦開采中，為了避免自然環境因素以及人為因素對電氣自動化控制系統的干擾，設計并應用抗干擾系統是十分有必要的，設計團隊必須在實地考察的基礎上對所有有可能影響電氣自動化控制系統在金屬礦開采現場應用造成不良影響以及干擾的因素予以排除。一方面，金屬礦本身所處外部環境的復雜性要求設計團隊必須綜合考慮所有可能情形，考慮外部惡劣的環境以及開采現場的環境對電氣自動化控制系統正常運行的影響，包括線路問題、信號問題等；另一方面，金屬礦開采作為需要眾多技術設備且不同設備之間有可能出現干擾、互相影響的一種施工，設計團隊在設計電氣自動化控制系統時，要充分考慮不同系統之間的操作以及運行所產生的不利影響，并充分考慮該不利影響對電氣自動化控制系統可能造成的影響。在此背景下，抗干擾系統的設計以及應用一方面能夠契合目前我國電氣自動化控制系統在金屬礦開采現場應用中的弊端，令不同設備能夠在系統控制下長期、穩定地運行，提高設備運行的可靠性以及穩定性；另一方面，抗干擾系統的應用也能夠從根本上解決電氣自動化控制系統在使用過程中可能出現的系統失靈問題和損壞問題，提高系統運行的穩定性以及安全性。

在金屬礦開采現場中，電氣自動化控制系統的抗干擾系統設計和應用應當從以下幾方面出發：首先，在布局上，弱電信號區和強電信號區的線路布局應當進行隔離區分，不同信號區的信號應當隔離、分開運行，避免由于電信號的差異造成信號紊亂。此外，設計人員也應當利用雙絞線來有效避免信號之間出現由于線路紊亂導致的干擾問題，進而保障金屬礦開采的線路安全。其次，設計團隊應當充分利用金屬外殼來減少不同信號之間的干擾問題。例如，在PLC芯片使用中，利用金屬外殼隔絕復雜信號對該芯片的干擾，避免出現由于信號紊亂導致芯片無法正常使用的問題。最后，設計團隊也應當充分利用變壓隔離器，通過變壓隔離器的阻斷和抗干擾功能對電壓進行隔離，并在重要設備區域設置必要的變壓隔離器，令電信號和干擾信號能夠在地下完成分解，進而降低電信號干擾對電氣自動化控制系統的影響。

4 電氣自動化控制系統的軟件設計及應用

在電氣自動化控制系統的軟件設計及應用中，本文著重討論軟件設計本身、相關程序的設計以及對電氣自動化控制系統的管理等內容。

4.1 軟件設計及應用

電氣自動化控制系統的核心應用既需要硬件設備的支持，又離不開軟件的設計和良好運行，在此背景下，本文從電氣自動化控制系統的軟件設計出發，認為設計團隊應當充分考慮到金屬礦開采現場對不同設備以及電氣自動化控制系統使用的需求，并在此基礎上優化電氣自動化控制系統的基本控制程序、操作板塊、結構板塊以及操作頁面等內容。除此之外，企業以及設計團隊也應當積極思考電氣自動化控制系統與現代信息技術的結合，充分考慮如何通過大數據技術、人工智能技術來提高電氣自動化控制系統在金屬礦開采中的應用空間。

4.2 管理系統設計及應用

為了保證金屬礦開采的效率以及礦產的產能，必須加強對金屬礦開采現場的管理，而電氣自動化控制系統能夠通過自身的遠程控制系統、中央調控系統提高設備的管理水平，降低企業的人工成本，對此，本文簡述如下：首先，企業可以通過電氣自動化控制系統實時監測設備的運行情況，該系統能夠通過遠程設備24小時監控設備的運行數據，一旦發現異常數據，可以將異常數據傳輸至中央系統，并由中央系統將異常警報提供至技術人員的終端設備上。此外，中央系統還能夠通過系統內置的分析處理器對數據參數進行簡要分析，并給出故障解決建議，對于突發情況和緊急情況，中央系統還能夠及時下達停止設備運行的指令。其次，為了保障電氣自動化控制系統的正常態運行，企業必須加強對電氣安全管理工作的重視。一方面，企業可以通過內部培訓來強化工作人員對電氣安全管理的重視程度，并大力培養專業的技術人才、維護人才。另一方面，為了保證電氣自動化控制系統的穩定運行，企業也可以建立完善的規章制度，通過規章制度約束工作人員的行為。

4.3 排水、通風系統的設計及應用

在金屬礦開采現場，排水系統和通風系統都是十分重要的生產環節，而電氣自動化技術的應用既能夠提高排水系統和通風系統的運行穩定性和安全性，進而保障工作人員的人身安全，又能夠提高礦區開采的效率，提高其產能。在排水系統中，設計團隊可以借助自動化控制技術建立對蓄水池、水泵和水源的合理化利用系統，提高排水系統的運行效能，并通過安裝調速器、感應器等裝置實現對排水系統的監控以及運行調控。此外，設計團隊可以將通風系統中的空氣壓縮機與自動化控制系統相連接，通過控制系統檢測通風系統的運行穩定性，令通風系統能夠穩定接入電氣自動化控制系統中，保障工作人員在礦區開采中的人身安全。

5 結語

綜上所述，作為我國重要的資源，金屬礦的開采對保障我國的資源安全、提高對金屬礦的開采率和利用率有著十分重要的意義。在此背景下，本文通過深入分析電氣自動化控制系統在金屬礦開采現場的應用空間以及目前的障礙，認為必須通過強化自動化控制系統的硬件、軟件設計以及將排水系統、通風系統接入自動化控制系統中，才能夠真正實現金屬礦的智能化開采、自動化開采，提高金屬礦開采的效率。