劉 維

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司二礦，山西陽泉 045000）

0 引言

隨著我國煤礦開采難度不斷提升，對于煤礦開采機(jī)電設(shè)備性能也提出了更高的要求，通過在煤礦機(jī)電設(shè)備引入自動化技術(shù)，能夠有效提升煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行自動化水平，增強(qiáng)煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，提升煤礦開采效率，這對于促進(jìn)煤礦開采企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 自動化技術(shù)概述

自動化技術(shù)簡單來說即是將微電子和機(jī)械設(shè)備有機(jī)結(jié)合在一起的一種技術(shù)，該技術(shù)實(shí)際非常復(fù)雜，融合了包括微機(jī)、機(jī)械、微電子、傳感器等多種學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，并且這些先進(jìn)技術(shù)并不是簡單的疊加，而是在融合基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行變化、發(fā)展，從而可有效提升整體技術(shù)自動化性能，最終能夠達(dá)到全面的自動化。煤礦機(jī)電設(shè)備是自動化技術(shù)應(yīng)用的一大重點(diǎn)，如今在煤礦開采機(jī)電裝備運(yùn)行中，都安裝了自動化的檢測診斷系統(tǒng)和工程監(jiān)測管理系統(tǒng)，從而能夠在煤礦開采設(shè)備運(yùn)行過程中，由系統(tǒng)自動完成相關(guān)參數(shù)采集，分析機(jī)電設(shè)備狀態(tài)變化，完成對相關(guān)數(shù)據(jù)的處理、收集、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)炔僮鱗1]。

2 煤礦機(jī)電自動化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢分析

（1）能夠有效提升煤礦開采工作效率，煤礦機(jī)電設(shè)備是煤礦開采的核心設(shè)備，通過在該設(shè)備之中引入自動化技術(shù)，能夠有效簡化機(jī)電設(shè)備操作難度，增強(qiáng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，賦予機(jī)電設(shè)備更強(qiáng)大的功能[2]。

（2）能夠有效保障煤礦開采安全，眾所周知，煤礦開采一般在地下進(jìn)行，在實(shí)際開采過程中，經(jīng)常會遇到各種危險因素，而通過在煤礦開采機(jī)電設(shè)備之中引入自動化技術(shù)，針對一些危險區(qū)域，可以交由自動化機(jī)械設(shè)備操作，可有效保護(hù)煤礦開采工人的生命安全。

（3）能夠有效節(jié)省人力資源[3]。

3 煤礦機(jī)電自動化技術(shù)的實(shí)踐分析

3.1 煤礦提升機(jī)方面的自動化技術(shù)應(yīng)用

煤礦提升機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時，由于自身需要往復(fù)循環(huán)工作，因此保證自身安全穩(wěn)定性非常重要。通過在煤礦提升機(jī)中應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠有效保障提升機(jī)運(yùn)行機(jī)制更加平穩(wěn)，增強(qiáng)提升機(jī)運(yùn)行效率，從而能夠運(yùn)輸更多的煤炭。例如以某煤礦提升機(jī)PLC自動控制技術(shù)與應(yīng)用為例，該提升機(jī)自動控制系統(tǒng)組成如圖1所示。圖中VVVF為變頻調(diào)速系統(tǒng)，主要用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到控制提升機(jī)運(yùn)行速度的目的，PLC采用了三菱FX2N系列的可編程控制器，型號為48MP-001，電動機(jī)采用了型號為JR150-10的三相異步電動機(jī)。PLC自動控制系統(tǒng)流程具體如圖2所示[4]。

圖1 基于PLC自動控制技術(shù)的煤礦提升機(jī)系統(tǒng)

圖2 煤礦提升機(jī)LC系統(tǒng)控制程序流程

在系統(tǒng)通電運(yùn)轉(zhuǎn)后，PLC可編程控制器便會進(jìn)行初始化，然后經(jīng)過自檢，確定提升機(jī)在井筒中的位置，控制程序收到行車信號變化后自動運(yùn)行，以旋轉(zhuǎn)編碼器傳回的數(shù)據(jù)為依據(jù)，來對超速問題進(jìn)行判斷，并結(jié)合運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際進(jìn)行速度調(diào)整，一直到運(yùn)行到預(yù)設(shè)的位置。與一般的以繼電器為控制核心的控制系統(tǒng)相比，通過在煤礦提升機(jī)中應(yīng)用以PLC為核心的自動化控制技術(shù)，能夠有效簡化控制系統(tǒng)，提升控制精度與效率，降低維護(hù)成本，從而有效提升煤礦生產(chǎn)效益。

3.2 煤礦采煤機(jī)方面的自動化技術(shù)應(yīng)用

煤礦開采一般需要面臨較為惡劣的環(huán)境，對于傳統(tǒng)人工開采方式而言，很難保障開采工作人員的人員安全，對煤礦開采效率也會造成非常嚴(yán)重的影響，因此為有效解決這一問題，煤礦企業(yè)可以通過引入現(xiàn)代煤礦挖掘設(shè)備，實(shí)現(xiàn)綜合化開采。在自動化技術(shù)應(yīng)用方面，主要通過各種自動化硬件設(shè)備與軟件設(shè)備軟件來實(shí)現(xiàn)。比如在自動化硬件設(shè)備方面，主要設(shè)備及模塊有采高傳感器、位置傳感器、采煤機(jī)順槽遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、載波模塊、耦合模塊、采煤機(jī)記憶切割模塊等。為確保能夠?qū)崟r獲取采煤機(jī)運(yùn)行時的運(yùn)行參數(shù)，還需增加兩種傳感器裝置，一種是2個滾筒高度傳感器，另一種是1個采煤機(jī)精確定位裝置。采煤機(jī)傳感系統(tǒng)能夠采集對采煤機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，并將這些數(shù)據(jù)信息傳輸至采煤機(jī)機(jī)載控制器中，同時在本安型無線交換機(jī)的幫助下，采煤機(jī)機(jī)載控制器能夠直接接入綜采工作面無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，因此可實(shí)現(xiàn)順槽集控中心的通信，由順槽集控中心向采煤機(jī)發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)遠(yuǎn)程自動化控制目標(biāo)。在軟件設(shè)計方面，通過以機(jī)載控制器為核心，在軟件功能上進(jìn)行了多種模塊化設(shè)計，主要包括路徑跟蹤模塊、手動控制模塊、自適應(yīng)控制模塊、路徑記憶模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等。不同模塊及功能具體如圖3所示[5]。

3.3 礦井綜合自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

礦井綜合自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要包含以下幾點(diǎn)：

（1）遠(yuǎn)程讀取技術(shù)，對于礦井綜合自動化系統(tǒng)而言，由于其應(yīng)用層設(shè)備接口、協(xié)議存在明顯差異性，因此只有先通過協(xié)議轉(zhuǎn)換和接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才能夠完成系統(tǒng)不同模塊間通信。在實(shí)際進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用中，針對系統(tǒng)模塊接口，采用了RS485總線模塊，通過磨砂串口，將其與工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)連接在一起，若應(yīng)用設(shè)備具備TCP/IP協(xié)議，能夠直接通過光口、電口，實(shí)現(xiàn)工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)連接，并完成設(shè)備模塊間的通訊[5]。在這一過程中，通過進(jìn)行應(yīng)用層設(shè)備傳輸協(xié)議代碼與控制代碼的轉(zhuǎn)換，并應(yīng)用相應(yīng)服務(wù)器完成處理數(shù)據(jù)的接收，經(jīng)過分析后，直接將分析結(jié)果在顯示界面現(xiàn)實(shí)，供工作人員進(jìn)行觀察分析，最終由歸檔服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲與歸檔，以便后續(xù)進(jìn)行利用。

（2）控制系統(tǒng)方面的技術(shù)應(yīng)用，控制系統(tǒng)簡單來說即是直接進(jìn)行現(xiàn)場命令執(zhí)行發(fā)布的設(shè)備，在具體控制方面，以遠(yuǎn)程控制操作為主，通常是在順序控制器的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，從而賦予了控制系統(tǒng)諸多優(yōu)勢，比如功能更加完善、價格低廉、協(xié)議開放[6]。并且對于現(xiàn)場總線式控制而言，自身運(yùn)行性能更加穩(wěn)定，性能優(yōu)良，能夠有效滿足現(xiàn)場使用要求。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)用方面的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用。針對軟件接口而言，可以通過指定成網(wǎng)絡(luò)接，更加方便數(shù)據(jù)的發(fā)布與調(diào)用，在此基礎(chǔ)之上，通過遠(yuǎn)程桌面、C/S等技術(shù)手段應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)庫的建立，并結(jié)合實(shí)際，通過進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)取權(quán)限設(shè)置，從而確保相應(yīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠無縫應(yīng)用于其他系統(tǒng)之中。在不同系統(tǒng)之中，通過建立鏈接地址與軟接口，如此在用戶完成一次登錄后，再次進(jìn)入其他系統(tǒng)不需要再進(jìn)行重復(fù)操作[7]。

（4）數(shù)據(jù)分析以及在生產(chǎn)過程中的指導(dǎo)性方面的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用。為更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過在各種傳感監(jiān)測技術(shù)的幫助下，實(shí)現(xiàn)電流、電壓等饋電信息的自動讀取，并以此為依據(jù)，通過與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對，確保相應(yīng)信息不會出現(xiàn)異常，從而為采煤設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行提供良好的保障。不僅如此，還能夠進(jìn)行礦井井下風(fēng)速、溫度、濕度等信息的檢查，有效保障礦井安全生產(chǎn)。

（5）在視頻占用帶寬方面的技術(shù)應(yīng)用。一般視頻如果占用了大量的寬帶流量，將會導(dǎo)致監(jiān)控畫面出現(xiàn)不流暢、卡頓等問題，為有效解決這一問題，可降低單個攝像頭傳輸帶寬，并將非關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行拆除，減輕寬帶壓力，提升監(jiān)控畫面流暢性，與此同時，也可對視頻集中點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，通過利用工業(yè)環(huán)網(wǎng)線路建成總線式傳輸路由，分離環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。做到分體而治，有效實(shí)現(xiàn)問題妥善解決[8]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在煤礦實(shí)際生產(chǎn)開采過程中，通過應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠有效提升煤礦開采效率，保障煤礦開采安全，節(jié)約煤礦開采資源，提升煤礦開采產(chǎn)量。因此需要煤礦技術(shù)人員提高對自動化技術(shù)應(yīng)用的重視程度，在機(jī)電設(shè)備中加強(qiáng)自動化技術(shù)的引入應(yīng)用，充分發(fā)揮自動化技術(shù)的應(yīng)用，推動煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。