胡延軍

（內(nèi)蒙古平莊能源股份有限公司風水溝煤礦，內(nèi)蒙古 赤峰 024076）

1 礦山機電自動化技術(shù)概述

機電自動化主要指的是在機電設(shè)備管理與運行的過程中，不需要借助于人力資源，直接利用計算機自動化系統(tǒng)來對機電設(shè)備運行時的各種信息加以自動檢測、存儲、處理、分析與判定的控制過程。現(xiàn)階段，不僅僅是在礦企，在工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、工程領(lǐng)域，機電自動化控制技術(shù)都有著廣泛的應(yīng)用。綜合來看，機電自動化技術(shù)是一種集成技術(shù)，其包含了微電子、計算機、信息與自動控制等多種技術(shù)，可以充分發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢。微電子技術(shù)是帶動自動化發(fā)展的核心技術(shù)，也在一定程度上推進了能源開采行業(yè)的機電一體化，使得礦企逐步突破了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的限制，取得了卓越的發(fā)展成就[1]。

2 礦山機電自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 安全性

當前，我國能源開采行業(yè)經(jīng)歷多年的發(fā)展已經(jīng)進入了新的發(fā)展階段，尤其是機電自動化在各個礦企中的應(yīng)用，更是為能源開采行業(yè)的長遠可持續(xù)發(fā)展提供了保障。機電自動化控制技術(shù)具有突出的安全性優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的人工技術(shù)相比，機電自動化控制技術(shù)下的礦山生產(chǎn)作業(yè)更為安全，由于自動化模塊可以對生產(chǎn)的全過程、各要素開展全面的監(jiān)測，這種實時監(jiān)測能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)時存在的異常情況，進而及時將這些異常信息加以反饋，使得有關(guān)人員能夠及時采取相應(yīng)的措施來加以處理，保持高效、正常的生產(chǎn)作業(yè)[2]。與其他行業(yè)相比，礦山開采時的安全風險較大，開采作業(yè)中甚至存在著一些不可預(yù)測的風險，如果單純依賴人力管理，往往難以對這些安全風險加以識別、判斷與預(yù)防，而機電自動化下，由于自動化技術(shù)能夠全過程、全方位監(jiān)測，就可以幫助礦企及時制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，及時消除和較小安全威脅，提高生產(chǎn)的安全性。

2.2 高效率

近年來，計算機技術(shù)、信息技術(shù)等的出現(xiàn)帶動了自動化、智能化技術(shù)的進步，在礦山生產(chǎn)的過程中，由于機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，使得礦山機電設(shè)備的自動化、智能化水平大大提升，機電設(shè)備必將發(fā)揮其在生產(chǎn)中的重要作用，提升整個的生產(chǎn)效率，為礦企創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟與社會效益。機電自動化控制技術(shù)使得礦山的各種機電設(shè)備都能夠在生產(chǎn)、運行的過程中實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理與分析的自動化，及時進行故障識別與診斷，而這種自動化控制保持了各種機電設(shè)備最佳的運行狀態(tài)，降低了機電設(shè)備的維護成本，使得各種機電設(shè)備始終處于高效率的狀態(tài)下，加快了能源開采行業(yè)的智能化，使得礦企的生產(chǎn)效率有所提升，為作業(yè)人員創(chuàng)造了更為安全、高效的作業(yè)環(huán)境與設(shè)備支持。自動化控制下對于機電設(shè)備的管理與控制更為高效，避免了傳統(tǒng)人工操作下的控制誤差。

3 礦山機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 礦井監(jiān)測、監(jiān)控和礦井安全生產(chǎn)

在我國礦山企業(yè)的生產(chǎn)過程中，需要控制的因素非常多，如果要徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式與管理模式，就需要加大機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用范圍與覆蓋面。在行業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展過程中，機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用水平成為衡量礦企綜合競爭力、生產(chǎn)能力的重要因素，在機電自動化控制技術(shù)下，可以將其應(yīng)用于礦井監(jiān)測、監(jiān)控與安全生產(chǎn)方面，從而為礦山工作人員創(chuàng)造更為安全的作業(yè)環(huán)境。與發(fā)達國家相比，我國能源開采行業(yè)在自動化監(jiān)測技術(shù)方面的起步相對較晚，雖然很多礦企都已經(jīng)實現(xiàn)了自動化監(jiān)測，但是，其總體發(fā)展水平還較發(fā)達國家存在一定的差距，且自主創(chuàng)新能力不足，很多的機電設(shè)備主要依賴于進口。隨著我國自動化技術(shù)的日益進步，在礦山自動化監(jiān)測方面的差距將進一步縮小，在設(shè)備、技術(shù)引進的過程中，有關(guān)的研究人員也加大了在這一方面的技術(shù)與設(shè)備研究，以提升我國礦山機電自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能。在礦山安全生產(chǎn)的指導(dǎo)下，很多礦山都逐步引進了自動化集控技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了生產(chǎn)的安全性，也有助于推進整個作業(yè)流程的信息化管理，比如，遠程操控技術(shù)的應(yīng)用使得礦山作業(yè)環(huán)節(jié)的人力資源有所減少，對各種工作狀態(tài)的把握極為便捷[3]。如以某礦為例，自動化監(jiān)控系統(tǒng)在運行時，主要是通過傳感器來進行相應(yīng)信息的接收的，當所收集到的信息超過了正常標準以后，就會觸發(fā)聲光報警。

3.2 礦井提升機

在礦山生產(chǎn)系統(tǒng)中，提升機是其中的關(guān)鍵設(shè)備，這一生產(chǎn)設(shè)備具有體積大、重量大的特征，在實際的操作控制方面相對復(fù)雜。如果能夠在提升機中應(yīng)用自動化集控技術(shù)，就不僅可以使得整個提升機的結(jié)構(gòu)變得更為簡單，也能夠使得設(shè)備本身具有一定的數(shù)字化與智能化特征，進而使得設(shè)備運行更為可靠與安全。因此，自動化技術(shù)在提升機中的應(yīng)用使得設(shè)備具有了更強的自我診斷能力，可以使得提升機在運行時可以與其他設(shè)備保持正常的通信，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化也使得提升機的安裝與維修更具便捷性?，F(xiàn)階段，一些大型礦企逐步應(yīng)用了數(shù)字直流提升機，通過提升機中微處理裝置的應(yīng)用，可以在設(shè)備運行是開展多重尋址操作，進而及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障，使得設(shè)備可以具有更高的自檢能力，提升系統(tǒng)的功能[4]。

圖1 PLC礦山提升機電控系統(tǒng)原理圖

如上圖所示，上位機作為始端，提升機電動機為終端，在整個系統(tǒng)的運行過程中，操作測控量包含了信號檢測高壓換向器、加速接觸器、制動電源柜與可跳閘制動，這些設(shè)備的PLC技術(shù)與提升電動機存在雙向作用，操作臺可以依靠PLC機的應(yīng)用，來提升自動化控制的效果，最終實現(xiàn)提升電動機的目的。在我國，上位機監(jiān)控系統(tǒng)多以工控機與打印機為主，上位機的存在承擔了人機通信、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備控制的功能，自動化系統(tǒng)的運行過程中，上位機還可以直接顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)曲線、設(shè)備故障，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換，來實現(xiàn)對整個提升機的網(wǎng)絡(luò)化控制。

3.3 井下傳送帶

帶式運輸機承擔著礦山資源的運輸任務(wù)，在運輸?shù)倪^程中，如果要保障連續(xù)性、安全性與高效性，就需要加強機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用。隨著我國技術(shù)的進步，自主研發(fā)的全自動帶式運輸機中采用了機電一體化技術(shù)在很多礦企得到了應(yīng)用，在具體的應(yīng)用中，借助于CST可控軟件，使得在礦山開采作業(yè)中能夠保持不間斷的井下礦產(chǎn)資源的輸送，并可以發(fā)揮其智能監(jiān)控作用，使得帶式運輸機或者其他機械設(shè)備都能夠在礦山開采作業(yè)中保持良好的運行狀態(tài)，降低設(shè)備的出錯率與故障率[5]。井下傳送帶中機電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用不僅保持了運輸?shù)倪B續(xù)性，還能夠大大提升運輸?shù)恼w效率，雖然其設(shè)備功能有所提升，但是，由于井下作業(yè)的距離長、運輸時間消耗大，在運輸過程中同樣存在著一定的安全威脅，在未來的發(fā)展過程中同樣需要加強自動化技術(shù)的應(yīng)用。

3.4 電牽引采礦機

在礦山開采作業(yè)中，采礦機是關(guān)鍵的設(shè)備，采礦機能否保持正常的運行狀態(tài)，將會決定著礦山生產(chǎn)作業(yè)是否安全、高效。在當前技術(shù)逐步發(fā)展的過程中，電牽引技術(shù)在采礦機中的應(yīng)用提升了采礦機的自動化水平，使得整個的采礦機能夠發(fā)揮其作用。電牽引采礦機下，電能為采礦機提供了牽引力，而采礦機在下滑制動時發(fā)電，這種運行與控制模式下，電牽引采礦機在運行時，電能資源得到了有效的利用，減少了電能資源的消耗。電牽引技術(shù)下的采礦機具有更高的自動化、智能化水平，使得采礦機的可靠性與安全性大大提升，設(shè)備在運行時出現(xiàn)故障的概率大大降低。在具體的應(yīng)用過程中，專業(yè)人員需要結(jié)合采礦作業(yè)時對于采礦機的相關(guān)要求，來對電控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)加以相應(yīng)的調(diào)整，使得電牽引采礦機可以具有良好的運行性能。

3.5 風門

由于礦山生產(chǎn)為井下作業(yè)，在開采作業(yè)中常常會面臨諸多的難題，如果在作業(yè)過程中缺乏自動化技術(shù)的應(yīng)用，人為操作失誤可能會造成嚴重的生產(chǎn)事故。在一些礦山企業(yè)，風門的開閉不合理是作業(yè)環(huán)節(jié)最為常見的問題，而這一問題會導(dǎo)致礦山生產(chǎn)過程中存在較大的安全風險。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，大部分礦企采用的是人工控制方式來進行風門的開關(guān)操作，長期的人工操作下，可能會導(dǎo)致生產(chǎn)時的安全風險增大，甚至會給作業(yè)人員的生命財產(chǎn)造成巨大的威脅。因此，人工控制風門的方式已經(jīng)不符合當下礦企現(xiàn)代化發(fā)展的需求，各個礦企在風門控制的過程中，需改變傳統(tǒng)的控制方式，用自動化控制來實現(xiàn)，通過控制指令的自動發(fā)送來完成風門的開關(guān)。在自動化控制技術(shù)下，僅僅需要在初始階段便捷PLC程序即可，在后續(xù)的作業(yè)環(huán)節(jié)，風門的開關(guān)都是由PLC系統(tǒng)來完成的。PLC技術(shù)是當前應(yīng)用最多的自動化技術(shù)，這一控制技術(shù)下具有更高的可靠性、靈活性與便捷性，且抗干擾能力較強，能夠避免其他因素對正常操作、控制所造成的不利影響。風門自動化控制下，紅外傳感器是監(jiān)視器，其不僅具有基本的監(jiān)控功能，還兼具語言報警等功能，PLC在接收到紅外傳感器所發(fā)出的信號以后，會立即進行信號的識別與分析，進而控制氣缸等執(zhí)行機構(gòu)完成相應(yīng)的動作，在一定的時間段后，自動控制執(zhí)行機構(gòu)來關(guān)閉風門。在互為連鎖的兩道風門中的任意一道打開時，PLC控制器會控制執(zhí)行機構(gòu)對另一道風門實施閉鎖操作，在打開風門關(guān)閉以后，控制器會自動進入操作與控制狀態(tài)。

4 結(jié)語

近年來，經(jīng)濟社會的發(fā)展為能源開采行業(yè)帶來了新的發(fā)展契機，各個礦企不再局限于傳統(tǒng)的作業(yè)方式，反而更依賴機電自動化來提升作業(yè)的自動化、安全性，使得井下開采作業(yè)能夠改變傳統(tǒng)的作業(yè)方式，提升其生產(chǎn)效率與質(zhì)量。因此，機電自動化控制是當前礦企的核心技術(shù)，各個礦企都需要加大對這一技術(shù)的應(yīng)用。