煤礦機電自動化控制技術的優勢與應用分析

常曉剛

（陽煤一礦選煤廠， 山西 陽泉 045000）

引言

伴隨著煤礦生產技術的快速發展，越來越多的機電設備被投入使用。但在煤礦機械化作業期間，存在高能耗、低效率的問題，還要引入先進自動化控制技術才能使機電設備性能得到改善。煤炭企業只有把握機電自動化控制技術優勢，合理在煤礦各個生產環節中引入技術，才能達到煤礦機電控制目標，繼而為煤礦生產提供強有力的技術保障。

1 煤礦機電自動化控制技術

自動化控制技術的應用可以利用網絡信息化系統的電子邏輯運算實現各種控制功能。在煤礦機電設備控制方面，通過設計可編程邏輯控制器，依靠各種電子裝置、存儲器等實現邏輯運算、順序運算等各種運算指令，可以完成信息實時采集、分析和處理，最終根據操作指令實現設備運行控制。從結構上來看，煤礦機電自動化控制裝置包含中央處理器、輸入輸出模塊、存儲器、電源等多個部分，需要利用地址總線、電源總線等實現模塊連接、配置，通過數據交換實現控制功能。將裝置與各種煤礦系統組合在一起，能夠對系統各種設備進行實時控制。

2 煤礦機電自動化控制技術的優勢

2.1 提升設備運行效率

在煤礦開采需求量逐漸增加的背景下，對礦山機電設備運行效率也提出了更高要求。煤礦生產系統由各種設備構成，部分設備運行狀態不佳將導致系統整體運行效率低下。而煤礦生產作業環境復雜，井下溫濕度較高，給設備運行帶來了較大負擔。采取傳統模式進行設備管理，運行程序復雜，容易出現人工操作失誤問題，導致系統整體運行不穩，出現效率下降問題。結合煤礦現場開采情況，綜合分析設備型號、運行條件等各項因素，合理引入自動化控制技術實現系統升級改造，能夠使設備運行得到實時調節[1]。在設備運行期間，通過實現設備自動化監測，完成設備狀態參數采集和處理，能夠提前進行設備故障預測和處理，合理安排設備檢修和保養工作，從而使設備始終保持良好運行狀態，促使系統生產效率得到提高。

2.2 保證人員作業安全

煤礦生產過程中將遭遇各種可變因素，如有毒有害氣體可能伴隨著采掘作業深入產生。應用機電設備若人員未能按照規范進行設備操作，可能引發開采作業安全事故，在造成人員傷亡的同時，引發巨大經濟損失。應用自動化控制技術能夠簡化設備操作，使人員錯誤操作發生幾率得到降低。設備得到自動化控制，能夠保證設備得到科學、合理使用，促使設備運行的穩定性、安全性得到提高，達到降低故障發生幾率的目標，從而有效進行生產事故預防。通過將煤礦各種機械設備連接在一起，實現智能化管理，可以使煤礦機電生產得到全方位集中控制，確保設備安全問題得到及時發現和預防，因此能夠為煤礦安全生產提供保障。

2.3 提高煤礦生產水平

在煤礦生產中，企業還要通過降低生產成本獲得預期經濟效益。應用自動化控制技術對各類控制模塊進行靈活組合，能夠建立相應編程體系，使煤礦各種機電設備得到緊密結合。在系統控制過程中，利用邏輯圖、梯形圖等各種圖形對程序執行過程進行描述，能夠根據現場生產需求進行系統調試，促使系統管理水平得到提升。目前各種自動化裝置都配備穩壓、屏蔽等模塊，能夠在惡劣環境中保持正常通信狀態，為裝置持續穩定運行提供支撐，可以避免不確定性因素給煤礦生產帶來的威脅。保證煤礦機電生產穩定、高效，能夠使煤礦開采質量和效率得到提高，在減少人力成本支出的同時，使各個生產環節順暢銜接，因此有助于企業生產管理水平的提升。

3 煤礦機電自動化控制技術的應用分析

3.1 在煤礦集控設備中的應用

由于煤礦生產作業環境具有一定特殊性，所以需要實現各種機電設備的集中控制，通過建立完善的井下監控系統進行有害氣體、設備運行、人員作業等各方面內容監測監控，為各項管理工作開展提供數據支撐。應用自動化控制技術，可以利用分布控制系統加強機電設備集中控制管理，為煤礦生產指揮調度工作開展提供平臺支撐。平臺通信采用工業以太網，需要建立PLC控制站和地面監控中心。在井下進行控制主站和分站布置，需要將可編程控制器作為核心，通過在井下設備生產現場進行控制器安裝，能夠實現各種井下信號的采集，實現設備的可靠控制[2]。在對機電設備進行控制時，可以實現遠程遙控和閉鎖控制，保證設備作業的安全性和可靠性。將采集到的各種信號傳輸至監控中心，利用軟件進行直觀性界面顯示，能夠為人員操作和管理設備提供便利。利用平臺終端軟件，能夠對各單元參數進行調整，并使參數在大屏幕上以各種圖像顯示。遭遇突發情況，平臺界面會彈出報警提示，并啟動聲光報警和記錄相關信息，為應急管理工作開展提供信息依據。在對區域機電設備資源進行綜合改造時，可以利用平臺實施智能化監控，根據設備監測的新要求進行多樣化控制，在對潛在性技術問題進行消除的同時，使設備達到新的控制作業要求，最終使區域資源得到充分利用。

3.2 在煤礦采掘設備中的應用

在煤礦采掘過程中，應用自動化控制技術能夠使設備性能得到改善。在割煤機工作過程中，引入自動化控制技術能夠結合煤層高低、起伏完成采煤機運行軌跡自動運算，實現自動切割管理。根據設備自動記憶，可以在多刀切割中進行切割參數調整，促使煤礦開采作業高效進行。在采煤機工作過程中，需要采用液壓牽引機。應用自動化控制技術進行改造，能夠在系統中加入控制器對設備進行實時監控，結合實時采集到的數據進行設備運行參數調整，在保證采煤機正常工作的同時，使牽引設備得到可靠應用。部分煤礦開采作業采用空壓機，由于設備工作狀態不穩，容易出現排氣量增加問題，導致設備運行產生大量能耗。應用自動化控制技術加強空壓機與采煤機的結合，能夠利用變頻器實現螺旋桿旋轉頻率調節，保證設備排氣量始終處于正常范圍，在保證設備穩定工作的同時，使設備作業能耗得到減少。在煤礦開采期間也存在較多安全隱患，還要利用自動化控制設備實現井下環境實時監測，對重要數據信息進行采集、傳輸和分析，為設備聯鎖保護、短路保護等各項功能實現提供支撐，繼而使煤礦開采作業高效進行。如風門開關就存在較多隱患，利用自動化控制系統進行風門操作機械控制，能夠使氣體流速趨于平穩，避免因內外氣流壓差過大引發安全事故。

3.3 在煤礦儲運設備中的應用

完成煤礦開采后，還要利用各種儲運設備將煤炭運輸至地面。應用自動化控制技術，能夠使儲運設備保持穩定運行，保證煤炭安全運輸。結合實踐經驗可知，儲運設備一旦發生通訊故障，容易導致設備停車，導致系統運行效率下降。目前在煤礦儲運系統中，西門子PC7S系統得到了廣泛應用，能夠用于實現設備閉鎖控制，對獨立設備進行停車控制，保證其他設備正常運行。在系統通訊方面，主要采用現場總線技術，能夠利用標準智能化設備保證系統通訊良好，設備得到穩定控制。實際在井下膠帶輸送機運行控制方面，采用的盤式制動裝置由液壓泵、制動系統和電控系統構成，能夠產生促使制動閘與制動盤摩擦力增加的制動力，從而實現制動控制。利用PLC實現設備電動機和傳感器工作狀態控制，根據設備運行狀態對各項操作數據展開分析，能夠保證設備數值處于合理范圍內，如在電流減小時使膠帶得到減速控制[3]。在膠帶運行期間發生故障，可以根據監控信息進行停車控制，促使來煤方向膠帶立即停車，使設備的安全性得到保證，以免有意外發生。在礦井提升機控制方面，可以實現異常位置自動監測控制，通過執行控制邏輯加強設備管理，促使設備保護功能向著數字化的方向發展，從而使設備維護效率得到提高。

4 結論

在煤礦機電生產作業管理方面，應用自動化控制技術能夠使設備運行效率得到提高，同時可以通過簡化設備操作和保證設備穩定運行加強安全管理，并且通過改造設備推動機電管理信息化、智能化發展，促使煤礦生產管理水平得到提升。在實踐應用過程中，還要結合生產需求在煤礦集控系統、采掘系統和儲運系統中合理引入自動化控制技術，實現設備運行、調度和監測等各項管理工作，繼而使系統整體運行水平得到提升。