矿山提升机中自动化技术的应用

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摘要：基于对自动化技术中自动化控制必要性和PLC技术的分析，阐述矿山电力拖动系统的发展状况，自动化系统的结构、PLC控制器的功能、矿山提升机中的物联网技术应用。

关键词：控制技术，自动化，矿山提升机，PLC控制器

引言

矿山提升机属于联系井下和地面之间的运输设备，主要起到对矿物、人员和物料的运输作用，其运行状况直接影响矿山生产作业效率与安全。而影响矿山提升机运行性能的关键就是其拖动系统，目前也将先进的自动化控制系统应用其中代替传统的控制系统[1-3]，表现出具有更高稳定性以及便于使用操作等优点，也在确保矿业企业人员和财产安全的同时，实现了矿业企业节能水平的提升和经济效益的提高。

1自动化技术的特点

在目前矿业企业加大生产规模并提升生产效率来满足社会经济发展对矿山资源的需求的形势下，需要自动化控制技术在矿山提升机的控制操作系统中的应用来起到优化配置的作用，提升矿山开采作业效率并简化操作流程，同时也减少人工作业成本并保证采矿体系运行的稳定性。在目前的矿业企业自动化控制系统中广泛应用的自动化技术就是PLC技术，尤其是在矿山提升机中的应用，可以通过PLC自动化控制系统来统计分析其运行中的关键数据和影响因素，基于分析结果对控制体系进行优化。由于矿山提升机在频率因素的干扰下会出现加减速率方面的差异，这就需要发挥功率单元的再生能力，实现PLC自动化控制时效性的提升，在此技术的应用下可以将其系统运行的刷新时间设置为0.5s。在此系统的实际操作中，可以先在寄存器中存放数据信息，再通过数据转化形成操作流程，实现矿山提升机提升作业速率的提升。同时在此控制系统中也针对设备运转速度设置了安全限制，在提升机运行中一旦出现绞车超出限定速度的问题就会自动发出警报来保障生产安全。

2矿山电力拖动系统的发展状况

在我国矿山企业的历史发展过程中，传统矿山提升机控制系统在应用中主要表现出速度的调节控制效果较差的问题，也就是难以对运行速度进行准确控制，同时还造成运行中能耗较多以及安全性较低的问题，增加了系统运行中的维护工作量和生产作业成本。因此，针对上述问题，我国的矿山提升机控制系统也一直在改进。以矿山提升机中的电力拖动系统为例，在1970年代主要应用P+D的直流拖动技术，此种拖动技术在实际运行中表现出运行效率低、能耗高、设备体积和占用空间大、设备运行中的噪音大、养护费用较高等问题。近期，针对上述拖动技术应用中的问题，逐渐通过全数字的电动拖动控制技术进行代替，通过此技术的应用实现对矿山提升机的全自动化控制，提升矿山生产作业产能和安全性。以铁矿石生产为例，通过此电力拖动系统的应用可以起到运输矿石的作用，而且还有助于提升矿山产能和工作效率，电力拖动系统的应用效果也是矿山企业一直在研究的话题。目前的矿业企业生产中应用比较先进的提升机为连续式提升机，其承载范围可以达到2t，此种提升机的应用在保证生产流程连续性的同时，有助于提升生产效率并减少设备占用空间。还可以通过结合此设备与出入口设备的方式来实现全自动化的矿石运输，减少矿石运输过程中可能造成的人员伤亡问题。此外，此种提升机运行中的维修保养费用较低，也有利于降低矿石运输成本。但是在此类设备使用过程中，由于设计上存在一定的局限性而智能通过单项运动的方式，无法实现对物料的往复式运输，同时也智能对满足尺寸要求的物料进行有效运输，这就需要设计人员针对此问题进行针对性的改进和完善来保证此类设备优势的充分发挥。

3主提升机de自动化系统结构

3.1主回路

在此系统结构的主回路中，为电机进行供电的结构主要是在电枢回路中的两台整流变压器，而且在此回路中采用可逆型连接方法对其进行连接来形成X型和Y型的接线电机，同时也组成12组电路运行模式。而在全自动化控制系统的应用中，则可以在上述结构基础上通过整流变压器为每一台电机供电来减少电网的影响权重，实现生产作业效率的提升。

3.2全数字调节

针对此自动化控制系统中的全数字调控系统的选择，需要满足矿山提升机实际运行状况和具体需求，由特定生产厂家指定所需产品。此类全数字调控系统在实际运行中的调节功能主要依靠具有较高功效的处理器来实现，而且依靠调节控制程序模块中的参数来实现软件调节功能，基于上述全数字调节部分来实现对系统运行状况的准确控制。此种调节系统结构具有较为强大的微处理器性能，通过此微处理器可以完成所有的调节、控制和监控作用。同时也结合系统结构具体情况进行控制软件的组建，在此运行和组建模式基础上，应用此控制系统平台来自动优化配置其中的电流和调节器，进而可以优化配置整个系统，实现对矿山提升机的最优控制。在上述调速系统的应用中需要控制电网电压在一定范围内波动，避免电压波动过大而造成系统各种数据参数波动过大、甚至是损坏系统等问题。通常此电压波动范围需要控制不能超过本身电压额度的10%，以此来保证系统的安全和稳定运行。同时在此调速系统中也具有RS485和RS232两种通信接口，可以结合不同的通信线路规格型号进行相应结构的选择来满足信息交流的需求，实现系统本身通信能力的提升。

3.3操作台和监视器

在此自动化控制系统中的操作台主要有左、右操作台和指示操作台组成，其中的左操作台上包括制动手柄、紧急按钮以及快开控制按钮。右操作台上包括主令操作手柄、工作方式选择开关等按钮。而指示操作台上则主要包括监视器、信号器以及仪表等，通过此操作台的应用可以利用其中的监视器来监控整体提升机系统，并实时显示提升机工作中的操作和运行数据，以此来掌握提升机的实时运行状态，便于及时了解提升机运行中的故障并快速判断故障位置、类型和原因，制定针对性的故障维修策略，实现故障排除时间的缩短和作业效率的提升。

4PLC控制器

在上述自动化控制系统中，PLC控制器的应用可以发挥其内部微处理器的精准控制功能来自动接收和执行控制指令，减少人为因素所造成的故障，同时也提升自动化控制操作的便捷性，对于提升矿山生产产能和效率有着重要作用，有助于提升矿山提升机的自动化程度。此外，将PLC控制器在矿山提升机的操作系统中整合也有助于提升其运行安全性和稳定性。这主要发挥PLC控制器对元件操控的控制作用来实现对提升机运行速度的精细化调节，保证提升机处于高精准度的运行状态下。同时也便于工作人员及时了解提升机运行状态并发现其异常，及时和快速排除故障来减少故障造成的经济损失。

5自动化矿山提升机中的物联网应用

在目前物联网技术快速发展的同时也推动此技术在矿石开采作业中的应用，尤其是在矿山提升机系统中应用物联网传感器，可以帮助操作人员使用编码器对提升机的实时运行速度、位置和动态变化信息进行自动检测，同时将上述检测信息同步到主控制台设备中。还可以对数据信息进行转换并实现远距离传输，操作人员可以远距离掌握矿山提升机的运行速度和值。此外，通过数字矢量变频技术的应用，发挥其具有较高精准度和较广速度调节范围的优点来满足电机四象限运行需求。还可以对系统控制程序进行优化，结合实际工况来自动优化处理控制模型，保障提升机的高效和安全运行，减少其运行中的能耗。

6结语

目前的矿山提升机相关技术也随着现代科技的发展而不断进步并向全自动化方向发展，而通过其中PLC技术、变频调速技术以及物联网传感技术等控制技术的应用，有助于发挥自动控制系统的优势，保证提升机运行效率和安全性的提升，同时也降低其运行能耗和成本，提升矿山企业生产经济效益。

参考文献

[1]李雷涛.冗余PLC控制的全自动矿井提升机交流调速系统设计[J].机电工程技术,2019,48(01):84-87.

[2]于生.PLC在矿井提升机设备控制系统中的应用研究[J].煤矿机械,2014,35(05):198-200.

[3]冯树旭.矿井提升机控制系统设计[D].湖南：中南大学,2005.

作者：黄建东 李有邦 边振伟 张万全 单位：西部矿业股份有限公司锡铁山分公司