銅礦自動(dòng)化控制技術(shù)在皮帶運(yùn)輸中的應(yīng)用探究

王 冰

（北方銅業(yè)銅礦峪礦選礦廠，山西 運(yùn)城 043700）

在現(xiàn)代科技的推動(dòng)下，各類專業(yè)技術(shù)水平不斷提高，自動(dòng)化技術(shù)憑借其卓越的優(yōu)勢在許多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。在銅礦開采產(chǎn)業(yè)中，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)是生產(chǎn)過程中能耗最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[1]。皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的質(zhì)量和效率直接影響采銅礦的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。通過自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)，大大減少了工作人員的工作量和難度，提高了其安全系數(shù)。銅礦開采工程中，將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用于皮帶運(yùn)輸中，也有助于創(chuàng)造良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為維護(hù)建筑企業(yè)的良好形象、提高市場競爭力提供有力保障。

1 自動(dòng)化控制技術(shù)的特點(diǎn)

PLC 就是可編程邏輯的控制器。在設(shè)計(jì)過程中，PLC 基于工業(yè)環(huán)境，利用數(shù)字技術(shù)對電子控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。自動(dòng)化技術(shù)在銅礦生產(chǎn)中的應(yīng)用是基于PLC，以PLC 為前提條件，涉及皮帶運(yùn)輸分站與控制中心。而控制中心的主要職責(zé)是監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，通過控制面板發(fā)送信號，通過控制器發(fā)送指令，最終完成輸送機(jī)的運(yùn)輸工作。這種模式可以有效監(jiān)測和控制整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，并將所有信息和與設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的信息發(fā)送到控制中心，如此可以及時(shí)有效地診斷錯(cuò)誤，為物料運(yùn)輸系統(tǒng)的安全生產(chǎn)提供良好的保障。

1.1 操作技術(shù)人性化

在帶式輸送機(jī)中，銅礦自動(dòng)化控制技術(shù)的用戶界面配置合理，操作科學(xué)，具有人性化特點(diǎn)。界面圖形也非常清晰生動(dòng)，便于用戶識別和管理。此外，該操作系統(tǒng)具有相對完整的功能，可以顯示錯(cuò)誤和工作條件等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為工程機(jī)械提供高度的舒適性[2]。

1.2 通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，自動(dòng)化程度高

在銅礦開采過程中，開采人員可以利用自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，控制分站機(jī)械，維護(hù)和管理設(shè)備，并收集和分析數(shù)據(jù)。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控是生產(chǎn)監(jiān)控性能優(yōu)化的重要組成部分，不容忽視。此外，整個(gè)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)收集、傳輸和分析是實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)的，這有助于自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)和傳送帶之間的信息交換。

1.3 維護(hù)工作完備化

工作人員使用自動(dòng)化控制技術(shù)，在皮帶運(yùn)輸設(shè)備的維護(hù)系統(tǒng)中安裝符合安全標(biāo)準(zhǔn)的傳感器與相關(guān)裝置，并收集有關(guān)帶式輸送機(jī)運(yùn)行的完整信息。此外，自動(dòng)化控制技術(shù)在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用還體現(xiàn)在為帶式輸送機(jī)運(yùn)行的不同方面建立警報(bào)和聲音警報(bào)系統(tǒng)[3]。從以上角度來看，采礦自動(dòng)化控制技術(shù)具有集成維護(hù)流程的特點(diǎn)。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的功能

2.1 控制功能

自動(dòng)化控制技術(shù)使皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)能夠根據(jù)指定的程序啟動(dòng)和停止，使其能夠在維護(hù)模式下控制皮帶運(yùn)輸。變速器系統(tǒng)控制臺(tái)具有記憶顯示功能，能夠執(zhí)行自動(dòng)診斷[4]。工作人員有必要檢查設(shè)備的狀態(tài)和性能，掌握故障發(fā)生的具體位置。同時(shí)，安裝語音通信系統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)、緊急封鎖系統(tǒng)等，以應(yīng)對系統(tǒng)故障，防止安全事故的發(fā)生。皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)需要每間隔一百米安裝一個(gè)急停鎖，實(shí)現(xiàn)電纜松脫。此外，皮帶輸送帶系統(tǒng)必須與銅礦井下計(jì)算機(jī)相連，通過圖像了解礦井的實(shí)際生產(chǎn)情況，監(jiān)控輸送帶的運(yùn)行狀態(tài)，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。皮帶傳送系統(tǒng)必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，才能連接到其它互聯(lián)網(wǎng)并進(jìn)行擴(kuò)展，可以使用合適的快速連接器，確保安全級別無差錯(cuò)，必須符合標(biāo)準(zhǔn)，否則系統(tǒng)硬件可能會(huì)受到影響。

2.2 保護(hù)功能

皮帶輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)，關(guān)鍵在于對皮帶運(yùn)輸提供良好的保護(hù)。首先，故障保護(hù)。輸送距離相對較長的皮帶在使用過程中會(huì)面臨各種因素，因此發(fā)生故障的可能性更高。為了避免各種故障，可以在系統(tǒng)的整個(gè)輸電線路上安裝合適的保護(hù)開關(guān)。故障排除技術(shù)可以評估線路保護(hù)開關(guān)中的隱藏錯(cuò)誤，并向控制中心報(bào)告錯(cuò)誤狀態(tài)信息以解決潛在問題；其次，溫度保護(hù)。在皮帶的正常運(yùn)輸過程中，如果電機(jī)溫度超過規(guī)定范圍，將不可避免地對皮帶機(jī)的正常運(yùn)行造成重大損害，并容易導(dǎo)致故障。把自動(dòng)控制系統(tǒng)的熱電阻裝置安裝在電機(jī)上，可以將電流信號轉(zhuǎn)換為溫度信號，并通過顯示配置進(jìn)行顯示，可以為工作人員監(jiān)測電機(jī)溫度提供良好的保護(hù)。如果電機(jī)溫度超過規(guī)定范圍，應(yīng)立即采取措施確保電機(jī)不會(huì)因高溫而損壞[5]；最后，電流保護(hù)。當(dāng)帶式輸送機(jī)中的電流超過配置要求時(shí)，較大的電流不可避免地會(huì)對電機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞。因此，在整個(gè)皮帶運(yùn)輸自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，加裝電流變送裝置，可以顯示通過電機(jī)的電流信號，控制中心可以根據(jù)當(dāng)前情況很好地調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行，防止過大的電流損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.3 其它功能

該設(shè)備還具有音頻放大器和音頻報(bào)警功能，可以遠(yuǎn)程連接。當(dāng)設(shè)備處于互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，每臺(tái)設(shè)備都可以作為主控制單元來啟動(dòng)或停止。任何主機(jī)都可以顯示設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，并隨時(shí)取消各種故障警報(bào)。

3 自動(dòng)化控制技術(shù)在皮帶運(yùn)輸中的應(yīng)用

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要基于電力電子技術(shù)，可以有效地控制設(shè)備的各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)可以有效地利用負(fù)荷傳感器對負(fù)荷信號進(jìn)行統(tǒng)一采集，并將其傳輸?shù)街醒胂到y(tǒng)進(jìn)行綜合信號分析。根據(jù)電機(jī)運(yùn)行的質(zhì)量控制，有必要調(diào)整皮帶速度，確保滿足實(shí)際負(fù)載，具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，有效管理能耗，盡可能延長傳動(dòng)部件的使用壽命，確保設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。用于運(yùn)輸材料生產(chǎn)的帶式運(yùn)輸系統(tǒng)通常由多個(gè)傳感器組成，這些傳感器可用于監(jiān)測和控制帶式運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行，還可以通過計(jì)算機(jī)來調(diào)控系統(tǒng)，以確保用戶可以訪問各種信息，系統(tǒng)還可以提高其通信能力。圖1 所示為皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)的結(jié)構(gòu)。

圖1 皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化控制流程示意圖

3.1 有效控制運(yùn)輸過程

因?yàn)樽詣?dòng)控制技術(shù)為皮帶運(yùn)送系統(tǒng)中增加了傳感器和保護(hù)開關(guān)，可以有效控制皮帶運(yùn)送的異常運(yùn)行。一旦檢測到異常數(shù)據(jù)使用，就可以使用錯(cuò)誤識別技術(shù)來檢測錯(cuò)誤，確定錯(cuò)誤的原因，并立即進(jìn)行相應(yīng)的安全更改，以避免嚴(yán)重后果。皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的傳感器為系統(tǒng)提供運(yùn)輸過程中的詳細(xì)數(shù)據(jù)。一旦接收到數(shù)據(jù)，控制器就分析數(shù)據(jù)，根據(jù)配置結(jié)果執(zhí)行命令，停止每個(gè)設(shè)備的操作，并將數(shù)據(jù)返回到控制系統(tǒng)。在個(gè)別原因下，控制器可以在處理完傳送帶故障后再次執(zhí)行運(yùn)輸系統(tǒng)的啟動(dòng)命令，使設(shè)備正常工作并恢復(fù)生產(chǎn)。這將有助于提高安全生產(chǎn)水平，確保相關(guān)人員的安全。此外，如果皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)功能正常，則可以激活手動(dòng)操作，并使用預(yù)定義的程序來控制運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行。

3.2 在遠(yuǎn)程操作時(shí)的運(yùn)用

銅礦工程中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，在皮帶運(yùn)輸中具有遠(yuǎn)程操作功能。在礦山施工中，工程機(jī)械無需現(xiàn)場操作，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、變電站機(jī)器控制、自動(dòng)化系統(tǒng)中的快速采集和分析，甚至信息交換等多種功能，有助于提高工程機(jī)械的工作效率，讓員工在一個(gè)時(shí)間單位內(nèi)執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，并節(jié)省員工成本。因此，自動(dòng)化控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于帶式輸送機(jī)的遠(yuǎn)程控制。

3.3 自動(dòng)監(jiān)控皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用

我國當(dāng)前主要有三種帶式輸送機(jī)系統(tǒng)用于礦井生產(chǎn)。其中一種是主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，長約750m；另一種是長約500m 的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)。為了保證煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行，改變傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式，充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，有必要實(shí)現(xiàn)帶式運(yùn)輸系統(tǒng)的現(xiàn)代化和自動(dòng)化。為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，可以使用千兆冗余工業(yè)以太網(wǎng)來建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)平臺(tái)，以便用戶能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和集中整個(gè)系統(tǒng)。為了監(jiān)控每個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)頻段的傳輸系統(tǒng)都是獨(dú)立控制的，并借助控制開關(guān)與音頻、通信和視頻等其它系統(tǒng)有效協(xié)作。整合資源，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的自動(dòng)化和一體化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。將自動(dòng)化控制技術(shù)集成到帶式輸送機(jī)中，可以提高銅礦的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)過程中的能源消耗，確保銅礦的生產(chǎn)安全，降低生產(chǎn)成本。

另外，自動(dòng)化控制技術(shù)還可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的冷卻狀態(tài)。當(dāng)熱電阻的溫度超過允許范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，并有效保護(hù)電機(jī)。

此外，還可以實(shí)現(xiàn)磁帶發(fā)射機(jī)的維護(hù)和故障控制。皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，在工作中極容易出現(xiàn)故障，為了避免這個(gè)問題，當(dāng)需要進(jìn)行日常維護(hù)和維修時(shí)，有必要定期檢查客戶端的硬件設(shè)備是否存在故障。還應(yīng)注意委托方的軟件系統(tǒng)，以確保其功能完好，開展全面的測試。在維護(hù)過程中，有必要通過手動(dòng)測試準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)狀態(tài)，必要時(shí)及時(shí)采取具體措施，糾正不合規(guī)的情況。

3.4 在檢修操作時(shí)的運(yùn)用

由于生產(chǎn)制造業(yè)的廣泛機(jī)械化，設(shè)備的檢查和維護(hù)已成為設(shè)計(jì)施工中不可避免的任務(wù)。在采礦技術(shù)上，自動(dòng)化控制技術(shù)也廣泛應(yīng)用于皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的維護(hù)過程中。特別是在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的日常檢查和維護(hù)中，需要使用自動(dòng)化控制技術(shù)來提高人工檢查時(shí)的服務(wù)精度，消除和糾正錯(cuò)誤，直到故障完全消除。

4 皮帶運(yùn)輸中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)的效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

例如，銅礦井下采區(qū)需要安裝十部皮帶運(yùn)輸機(jī)。但是對于每部皮帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制之后，無需皮帶司機(jī)，至少節(jié)約十個(gè)人的工資。按照每人每月工資5000 元計(jì)算，一年最少可以節(jié)約60 萬元。

4.2 安全及其他效益

將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的皮帶司機(jī)崗位被取代，實(shí)現(xiàn)了無人控制，簡化了巡檢人員的工作程序，消除了事故隱患，無需手動(dòng)安全干預(yù)，有效降低了皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的故障發(fā)生率；自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)和皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)合，可靠性高，易于維護(hù)，工作量小；可消除因皮帶輸送機(jī)使用不當(dāng)而造成的人身傷害或機(jī)械事故。

綜上所述，基于自動(dòng)化控制技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)皮帶傳輸系統(tǒng)都采用了自動(dòng)化控制技術(shù)。而皮帶輸送廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，隨著時(shí)間的不斷推進(jìn)，對其控制要求也越來越高。先進(jìn)的無線通信技術(shù)可以用于管理這些設(shè)備，不斷提高設(shè)備管理的靈活性。皮帶輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化控制與現(xiàn)場無線控制相結(jié)合，應(yīng)用于銅礦等井下礦區(qū)生產(chǎn)中具有明顯優(yōu)勢。該系統(tǒng)易于使用、可靠且可定制，提高了工作效率，減少了員工數(shù)量，降低了工作強(qiáng)度。