自动化技术在煤矿机电设备中的运用

2020-03-26刘维

机电工程技术 2020年2期

刘维

（阳泉煤业（集团）有限责任公司二矿，山西阳泉 045000）

0 引言

随着我国煤矿开采难度不断提升，对于煤矿开采机电设备性能也提出了更高的要求，通过在煤矿机电设备引入自动化技术，能够有效提升煤矿机电设备运行自动化水平，增强煤矿机电设备运行稳定性，提升煤矿开采效率，这对于促进煤矿开采企业实现可持续发展具有重要的意义。

1 自动化技术概述

自动化技术简单来说即是将微电子和机械设备有机结合在一起的一种技术，该技术实际非常复杂，融合了包括微机、机械、微电子、传感器等多种学科的先进技术，并且这些先进技术并不是简单的叠加，而是在融合基础上，不断进行变化、发展，从而可有效提升整体技术自动化性能，最终能够达到全面的自动化。煤矿机电设备是自动化技术应用的一大重点，如今在煤矿开采机电装备运行中，都安装了自动化的检测诊断系统和工程监测管理系统，从而能够在煤矿开采设备运行过程中，由系统自动完成相关参数采集，分析机电设备状态变化，完成对相关数据的处理、收集、转换、传输等操作[1]。

2 煤矿机电自动化技术应用优势分析

（1）能够有效提升煤矿开采工作效率，煤矿机电设备是煤矿开采的核心设备，通过在该设备之中引入自动化技术，能够有效简化机电设备操作难度，增强机电设备运行稳定性，赋予机电设备更强大的功能[2]。

（2）能够有效保障煤矿开采安全，众所周知，煤矿开采一般在地下进行，在实际开采过程中，经常会遇到各种危险因素，而通过在煤矿开采机电设备之中引入自动化技术，针对一些危险区域，可以交由自动化机械设备操作，可有效保护煤矿开采工人的生命安全。

（3）能够有效节省人力资源[3]。

3 煤矿机电自动化技术的实践分析

3.1 煤矿提升机方面的自动化技术应用

煤矿提升机在实际运行时，由于自身需要往复循环工作，因此保证自身安全稳定性非常重要。通过在煤矿提升机中应用自动化技术，能够有效保障提升机运行机制更加平稳，增强提升机运行效率，从而能够运输更多的煤炭。例如以某煤矿提升机PLC自动控制技术与应用为例，该提升机自动控制系统组成如图1所示。图中VVVF为变频调速系统，主要用于控制电机转速，进而达到控制提升机运行速度的目的，PLC采用了三菱FX2N系列的可编程控制器，型号为48MP-001，电动机采用了型号为JR150-10的三相异步电动机。PLC自动控制系统流程具体如图2所示[4]。

图1 基于PLC自动控制技术的煤矿提升机系统

图2 煤矿提升机LC系统控制程序流程

在系统通电运转后，PLC可编程控制器便会进行初始化，然后经过自检，确定提升机在井筒中的位置，控制程序收到行车信号变化后自动运行，以旋转编码器传回的数据为依据，来对超速问题进行判断，并结合运转实际进行速度调整，一直到运行到预设的位置。与一般的以继电器为控制核心的控制系统相比，通过在煤矿提升机中应用以PLC为核心的自动化控制技术，能够有效简化控制系统，提升控制精度与效率，降低维护成本，从而有效提升煤矿生产效益。

3.2 煤矿采煤机方面的自动化技术应用

煤矿开采一般需要面临较为恶劣的环境，对于传统人工开采方式而言，很难保障开采工作人员的人员安全，对煤矿开采效率也会造成非常严重的影响，因此为有效解决这一问题，煤矿企业可以通过引入现代煤矿挖掘设备，实现综合化开采。在自动化技术应用方面，主要通过各种自动化硬件设备与软件设备软件来实现。比如在自动化硬件设备方面，主要设备及模块有采高传感器、位置传感器、采煤机顺槽远程控制系统、载波模块、耦合模块、采煤机记忆切割模块等。为确保能够实时获取采煤机运行时的运行参数，还需增加两种传感器装置，一种是2个滚筒高度传感器，另一种是1个采煤机精确定位装置。采煤机传感系统能够采集对采煤机运行数据信息，并将这些数据信息传输至采煤机机载控制器中，同时在本安型无线交换机的帮助下，采煤机机载控制器能够直接接入综采工作面无线网状网中，因此可实现顺槽集控中心的通信，由顺槽集控中心向采煤机发送远程控制指令，实现采煤机远程自动化控制目标。在软件设计方面，通过以机载控制器为核心，在软件功能上进行了多种模块化设计，主要包括路径跟踪模块、手动控制模块、自适应控制模块、路径记忆模块、数据处理模块等。不同模块及功能具体如图3所示[5]。

3.3 矿井综合自动化系统关键技术的应用

矿井综合自动化系统关键技术主要包含以下几点：

（1）远程读取技术，对于矿井综合自动化系统而言，由于其应用层设备接口、协议存在明显差异性，因此只有先通过协议转换和接口进行转换，才能够完成系统不同模块间通信。在实际进行技术应用中，针对系统模块接口，采用了RS485总线模块，通过磨砂串口，将其与工业环网交换机连接在一起，若应用设备具备TCP/IP协议，能够直接通过光口、电口，实现工业环网交换机连接，并完成设备模块间的通讯[5]。在这一过程中，通过进行应用层设备传输协议代码与控制代码的转换，并应用相应服务器完成处理数据的接收，经过分析后，直接将分析结果在显示界面现实，供工作人员进行观察分析，最终由归档服务器负责数据的存储与归档，以便后续进行利用。

（2）控制系统方面的技术应用，控制系统简单来说即是直接进行现场命令执行发布的设备，在具体控制方面，以远程控制操作为主，通常是在顺序控制器的基础之上，进行了自动控制技术、微电子技术、计算机技术的应用，从而赋予了控制系统诸多优势，比如功能更加完善、价格低廉、协议开放[6]。并且对于现场总线式控制而言，自身运行性能更加稳定，性能优良，能够有效满足现场使用要求。

（3）系统数据调用方面的关键技术应用。针对软件接口而言，可以通过指定成网络接，更加方便数据的发布与调用，在此基础之上，通过远程桌面、C/S等技术手段应用，成功实现综合数据库的建立，并结合实际，通过进行系统调取权限设置，从而确保相应系统数据能够无缝应用于其他系统之中。在不同系统之中，通过建立链接地址与软接口，如此在用户完成一次登录后，再次进入其他系统不需要再进行重复操作[7]。

（4）数据分析以及在生产过程中的指导性方面的关键技术应用。为更好地进行数据分析，通过在各种传感监测技术的帮助下，实现电流、电压等馈电信息的自动读取，并以此为依据，通过与标准进行比对，确保相应信息不会出现异常，从而为采煤设备稳定安全运行提供良好的保障。不仅如此，还能够进行矿井井下风速、温度、湿度等信息的检查，有效保障矿井安全生产。

（5）在视频占用带宽方面的技术应用。一般视频如果占用了大量的宽带流量，将会导致监控画面出现不流畅、卡顿等问题，为有效解决这一问题，可降低单个摄像头传输带宽，并将非关键点设备进行拆除，减轻宽带压力，提升监控画面流畅性，与此同时，也可对视频集中点进行综合分析，通过利用工业环网线路建成总线式传输路由，分离环网交换机。做到分体而治，有效实现问题妥善解决[8]。