劉玉亮

摘 要 現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國(guó)越來(lái)越多的行業(yè)當(dāng)中都有了不同程度的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用，并取得了良好的應(yīng)用效果?；谶@種社會(huì)發(fā)展背景，針對(duì)煤礦行業(yè)來(lái)說(shuō)，井下運(yùn)輸方式也必定會(huì)發(fā)生各種各樣的轉(zhuǎn)變，其中帶式輸送機(jī)這種輸送方式就能夠?yàn)榫逻\(yùn)輸工作提供許多便利，在實(shí)際工作過(guò)程中有著較大功率，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高速路、長(zhǎng)距離的井下輸送作業(yè)。對(duì)此，本文針對(duì)煤礦自動(dòng)化控制技術(shù)在皮帶運(yùn)輸當(dāng)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，集合皮帶機(jī)系統(tǒng)的控制方式，提出了具體的優(yōu)化策略與應(yīng)用方向，旨在為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞 煤礦生產(chǎn) 自動(dòng)化控制 皮帶運(yùn)輸 皮帶機(jī)性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TD5;TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）06-0028-03

盡管在當(dāng)前的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)社會(huì)對(duì)于煤炭的需求量越來(lái)越大，但是伴隨著綠色環(huán)保低碳理念的深入人心，煤炭需求在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中必定會(huì)逐漸轉(zhuǎn)型。而在這一時(shí)期我們需要做好的就是在力求實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)與利用節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，提升煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化水平。以煤礦井下運(yùn)輸為例，在當(dāng)前的皮帶運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)主要有三種系統(tǒng)控制方式，分別為PID控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)與智能控制技術(shù)，而在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中，自動(dòng)化控制技術(shù)將主要應(yīng)用在保護(hù)運(yùn)輸過(guò)程、控制運(yùn)輸過(guò)程以及皮帶的自動(dòng)化控制改造當(dāng)中。

1 煤礦皮帶運(yùn)輸自動(dòng)化控制探析

從煤礦自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)看，主要是以PLC為基礎(chǔ)，可分為井下皮帶運(yùn)輸站與地面控制中心這兩大部分。首先，地面控制中心主要負(fù)責(zé)針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制與操作，控制方式有手動(dòng)與自動(dòng)兩種。其中自動(dòng)控制就是借助于操作臺(tái)將控制信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鳟?dāng)中，而后由控制器將對(duì)應(yīng)指令發(fā)出，再借助于皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行具體操作，比如運(yùn)行操作與開(kāi)關(guān)機(jī)操作等。同時(shí)這種方式還可以針對(duì)煤礦井下裝置發(fā)生的各種變化情況進(jìn)行監(jiān)控，比如常見(jiàn)的瓦斯?jié)舛取⑷嚯娏鞯鹊?，另外，還可以將不同設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的各類(lèi)資料信息及時(shí)輸送到控制中心，從而更精準(zhǔn)且快速地找出故障，確保煤礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性。

2 煤礦井下皮帶運(yùn)輸自動(dòng)化控制的重要性分析

現(xiàn)如今，我國(guó)的煤炭行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展的瓶頸期，煤炭生產(chǎn)企業(yè)正面臨著越來(lái)越大的生產(chǎn)壓力。因此，為保持傳統(tǒng)煤炭行業(yè)的活力，必須加大先進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，從而對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)方式進(jìn)行不斷優(yōu)化改造，以求從根本上提升生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，為企業(yè)謀求更多經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，皮帶運(yùn)輸裝置往往是不可或缺的一種設(shè)備。目前，有部分年限較為久遠(yuǎn)的皮帶運(yùn)輸裝置在運(yùn)行過(guò)程中存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，比如功率不穩(wěn)、效率低下、電流過(guò)大等，嚴(yán)重影響著煤礦運(yùn)輸工作質(zhì)量。對(duì)此，在其中加大自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用力度，能夠從根本上解決這些問(wèn)題，為傳統(tǒng)煤炭行業(yè)注入新鮮的血液與活力[1]。

3 皮帶機(jī)性能研究現(xiàn)狀分析

當(dāng)前的皮帶機(jī)性能正在不斷優(yōu)化，主要體現(xiàn)出了以下幾個(gè)特征：（1）自動(dòng)化程度不斷提升。目前在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中能夠針對(duì)各種參數(shù)信息開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，根據(jù)自動(dòng)控制裝置與大功率的軟啟動(dòng)裝置，針對(duì)皮帶運(yùn)輸過(guò)程中的不同參數(shù)信息開(kāi)展實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制，能夠有效減少啟動(dòng)時(shí)因電流過(guò)大所產(chǎn)生的不必要電網(wǎng)沖擊影響，從而降低斷帶、撕裂等問(wèn)題的發(fā)生概率;（2）設(shè)備趨向于大型化。目前皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備當(dāng)中的主要技術(shù)指標(biāo)都正在向著大型化方向轉(zhuǎn)變，發(fā)展至今已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)年平均煤炭生產(chǎn)量千萬(wàn)噸以上的大量運(yùn)輸需求;（3）驅(qū)動(dòng)技術(shù)不斷完善。目前可以通過(guò)先進(jìn)控制理論來(lái)完善驅(qū)動(dòng)模式，控制功能也越來(lái)越多樣化，因此能夠確保皮帶機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性;（4）設(shè)備技術(shù)不斷完善。在全新的皮帶機(jī)設(shè)備當(dāng)中，大多配置有各種先進(jìn)裝置，包括變頻裝置、自動(dòng)清理裝置、保護(hù)裝置等等，工作效率與質(zhì)量得到了顯著提升[2]。

4 皮帶機(jī)系統(tǒng)控制方式

4.1 PID控制技術(shù)

自二十世紀(jì)三十年代以來(lái)，PID控制就依靠于自身簡(jiǎn)單的工作原理、方便的應(yīng)用特性以及適應(yīng)性較強(qiáng)的應(yīng)用能力，在工業(yè)控制領(lǐng)域當(dāng)中受到了廣泛運(yùn)用。在當(dāng)前的許多礦井當(dāng)中，依舊存在這種技術(shù)的運(yùn)用，但是PID控制設(shè)備需要結(jié)合預(yù)先規(guī)劃好的具體控制參數(shù)針對(duì)被控制系統(tǒng)開(kāi)展有效控制工作，在工作過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到種種因素的影響，包括系統(tǒng)非線(xiàn)性以及耦合性等等，所以針對(duì)一些較為復(fù)雜的井下工況來(lái)說(shuō)，運(yùn)用PID控制技術(shù)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)皮帶機(jī)負(fù)載變化不穩(wěn)定等情況，因此起不到良好的控制效果[3]。

4.2 模糊控制技術(shù)

井下煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)作為一種十分復(fù)雜的系統(tǒng)，其主要組成為非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)，因此往往不易建立起精確的數(shù)學(xué)模型。因?yàn)榫哂休^多的系統(tǒng)干擾，再加上控制變量具有隨機(jī)性特點(diǎn)，所以導(dǎo)致皮帶機(jī)控制工作具有一定的不確定性，也就是模糊性?；谶@種問(wèn)題，上述PID控制技術(shù)便無(wú)法更好地滿(mǎn)足實(shí)際需求，因此可以采取模糊控制技術(shù)，只需要建立一個(gè)模糊的數(shù)學(xué)模型就可以解決這些問(wèn)題。模糊控制技術(shù)主要具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）需要建立更為精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，適用于各類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)當(dāng)中;（2）具有較強(qiáng)的魯棒性，更加適用在對(duì)時(shí)變、非線(xiàn)性以及滯后等系統(tǒng)的控制當(dāng)中;（3）以專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)為基礎(chǔ)，還可以借助于學(xué)習(xí)進(jìn)行不斷更新，具有極強(qiáng)的智能性與自主學(xué)習(xí)性?xún)?yōu)勢(shì)[4]。

4.3 智能控制技術(shù)

目前，伴隨著科技水平的提升，計(jì)算機(jī)在運(yùn)算能力、存儲(chǔ)能力以及處理能力等方面得到了全面提升，從而大大推動(dòng)了我們?cè)谥悄芸刂祁I(lǐng)域當(dāng)中的研究與發(fā)展。部分智能算法主要包括遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及蟻群算法等，并且集中表現(xiàn)在對(duì)人類(lèi)的基因、大腦和各種生物生活的自然規(guī)律進(jìn)行模擬，從而起到對(duì)受控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)整的目的。從功能、微觀結(jié)構(gòu)這兩方面來(lái)看，主要是針對(duì)自然生物與人腦等具象物體進(jìn)行了抽象與簡(jiǎn)化，這也是在自動(dòng)化控制當(dāng)中的未來(lái)主要發(fā)展方向。

5 皮帶輸送機(jī)的具體優(yōu)化策略40FD3F09-BDE3-4BBD-A00E-4B8210CE6395

5.1 皮帶機(jī)軟啟動(dòng)

皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)較大電流，具體數(shù)值往往能夠達(dá)到額定電流數(shù)值的6倍左右，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)、設(shè)備造成不良損害，嚴(yán)重時(shí)還可能發(fā)生燒毀電機(jī)的現(xiàn)象，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。另外，在皮帶機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，張力還會(huì)隨之增大，對(duì)皮帶產(chǎn)生較大沖擊，這將直接對(duì)皮帶壽命造成不良影響。而在啟動(dòng)時(shí)如果沒(méi)有足夠大的驅(qū)動(dòng)摩擦，就有可能導(dǎo)致皮帶打滑情況的發(fā)生。基于這些問(wèn)題，就可以采取軟啟動(dòng)的方式，有效控制皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速與力矩，同時(shí)在針對(duì)一些傾角較大的情況時(shí)，也可以借助于軟啟動(dòng)的方式，能夠有效避免物料下滑的情況發(fā)生，從而防止對(duì)皮帶機(jī)造成一定的傷害[5]。

5.2 變頻調(diào)速優(yōu)化

通過(guò)上述分析不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前皮帶機(jī)在運(yùn)行模式上還有待完善，特別是需要針對(duì)現(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行完善，從而提升運(yùn)輸效率。為科學(xué)地調(diào)控皮帶機(jī)，可以借助于對(duì)電機(jī)數(shù)目進(jìn)行增加或者對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整的方式實(shí)現(xiàn)，且主要以調(diào)速控制為主。具體的電機(jī)調(diào)速主要可分為以下幾種方式：轉(zhuǎn)子串電阻、變極以及變頻調(diào)速等等，其中變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加明顯。這種調(diào)速方式是通過(guò)使電機(jī)頻率更高，而后起到調(diào)節(jié)電機(jī)速度的效果。借助于變頻調(diào)速的合理運(yùn)用，既能夠有效改善啟動(dòng)沖擊問(wèn)題，達(dá)到軟啟動(dòng)的目的，同時(shí)也能夠有效解決多臺(tái)電機(jī)功率不穩(wěn)定的問(wèn)題，有效增加整體收益[6]。

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

6.1 保護(hù)運(yùn)輸過(guò)程

自動(dòng)化控制技術(shù)的合理運(yùn)用能夠有效地對(duì)皮帶運(yùn)輸裝置起到保護(hù)作用。通常，在皮帶運(yùn)輸距離較長(zhǎng)時(shí)，由于井下環(huán)境的影響，有可能出現(xiàn)嚴(yán)重故障。針對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，包括保護(hù)開(kāi)關(guān)和傳感器，需要保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，對(duì)閉鎖與跑偏進(jìn)行識(shí)別，而后將這些信息反饋到控制中心，從而以故障信息為基礎(chǔ)進(jìn)行有效處理。另外，在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中，最常見(jiàn)的一種問(wèn)題就是溫度問(wèn)題，由于運(yùn)輸設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的熱量也會(huì)讓電機(jī)溫度越來(lái)越高，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，就會(huì)影響到傳輸系統(tǒng)的正常工作。而借助于自動(dòng)化控制技術(shù)，則能夠在運(yùn)輸過(guò)程中針對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度異常時(shí)，可以及時(shí)上傳到控制中心，并由控制中心作出反應(yīng)，避免溫度問(wèn)題的發(fā)生。

6.2 控制運(yùn)輸過(guò)程

在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中，自動(dòng)化控制技術(shù)的合理運(yùn)用主要包括手動(dòng)控制與自動(dòng)控制兩種。一旦皮帶運(yùn)輸裝置能夠始終保持穩(wěn)定，此時(shí)只需要工作人員啟動(dòng)電控開(kāi)關(guān)，受自動(dòng)化控制技術(shù)的推動(dòng)，系統(tǒng)就能夠按照預(yù)先設(shè)定的程序控制皮帶運(yùn)輸裝置，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)皮帶運(yùn)輸裝置發(fā)生故障時(shí)，傳感器會(huì)及時(shí)將故障信息輸送到系統(tǒng)內(nèi)部，在控制器分析完成之后，能夠及時(shí)發(fā)送反饋指令，停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)故障信息也會(huì)輸送到控制中心當(dāng)中。在故障完全排除之后，控制器會(huì)將運(yùn)轉(zhuǎn)指令重新發(fā)送到設(shè)備當(dāng)中，避免設(shè)備“帶病運(yùn)作”，確保生產(chǎn)過(guò)程的安全性與穩(wěn)定性[7]。

6.3 皮帶自動(dòng)化控制改造狀況

一方面，我們需要基于現(xiàn)有設(shè)備開(kāi)展自動(dòng)化控制改造，合理地運(yùn)用原有平臺(tái)資源，并在改造過(guò)程中結(jié)合具體的工作環(huán)境，致力于與工作實(shí)際相符合。具體來(lái)說(shuō)，可以在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，在生產(chǎn)調(diào)度室當(dāng)中設(shè)置集控中心，從而更有利于監(jiān)控皮帶運(yùn)輸裝置，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化的統(tǒng)計(jì)與分析。另一方面，可以在煤礦作業(yè)區(qū)域設(shè)置超聲波煤位儀，保障可以在超出預(yù)警數(shù)值的情況下，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的自動(dòng)化報(bào)警，從而有效避免煤礦塌方等嚴(yán)重事故的發(fā)生，確保作業(yè)區(qū)域內(nèi)工作人員的人身安全[8]。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在煤礦皮帶運(yùn)輸作業(yè)當(dāng)中，自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用能夠大大提升工作效率與質(zhì)量，因此不論是現(xiàn)在還是未來(lái)，自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域都將發(fā)揮至關(guān)重要的作用，這需要相關(guān)工作人員加強(qiáng)對(duì)這種技術(shù)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步提升這種技術(shù)的應(yīng)用效果。

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