論礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制

程雪飛

摘要：本文對礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制進行了分析，闡述了礦山大型機電系統(tǒng)的分類，對礦山大型機電設(shè)備能耗進行了研究，探討了礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制的系統(tǒng)設(shè)計，最后總結(jié)了礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制的重點及要點，旨在對礦山大型機電設(shè)備進行協(xié)同控制，降低礦山大型機電設(shè)備的能耗，提高礦山大型機電設(shè)備的效率。

關(guān)鍵詞：礦山；大型機電設(shè)備；協(xié)同控制

一、礦山大型機電設(shè)備概述

1）礦山系統(tǒng)及礦山設(shè)備分類。

礦山系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)，而且礦山的設(shè)備特別多，每個礦山系統(tǒng)內(nèi)的大型機電設(shè)備在運行時都存在很大的差異，這個差異主要表現(xiàn)在能耗上。礦山系統(tǒng)的分類依據(jù)是能量耗散強度，根據(jù)不同的能量耗散強度，礦山系統(tǒng)分為：采掘、運輸、提升、壓風、排水、通風六大礦山系統(tǒng)。

2）影響礦山大型機電設(shè)備能耗的因素。

由于煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境十分復雜，所以礦山大型機電設(shè)備能耗的影響因素非常多，礦山的地質(zhì)、地形條件、開采的深度等自然環(huán)境因素與人員管理方案、采掘技術(shù)方案等生產(chǎn)管理都會嚴重的影響礦山大型機電設(shè)備能耗。本文研究的主題是礦山大型機電設(shè)備的協(xié)同控制，所以在影響礦山大型機電設(shè)備能耗的眾多因素中重點關(guān)注生產(chǎn)管理這一方面。

3）礦山大型機電設(shè)備能耗分析。

在生產(chǎn)煤礦時，礦山的六大子系統(tǒng)中的機電設(shè)備都處于并聯(lián)作工，并聯(lián)作工就是說所有的機電設(shè)備為流水線的工作狀態(tài)，此時計算礦上系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的能耗，再計算礦山系統(tǒng)中多臺機電設(shè)備協(xié)同運行時的耗能。通過相關(guān)計算可知，在總負荷一定的時候，每一臺機電設(shè)備的工作狀態(tài)都處于最佳，能夠在一定程度上減少能耗。但是礦山系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)，礦山系統(tǒng)協(xié)同工作的影響因素非常多，在實際的煤礦生產(chǎn)中非常難實現(xiàn)礦山大型機電設(shè)備的協(xié)同控制，所以礦山大型機電設(shè)備難以同時保持最佳工作狀態(tài)。

二、礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制系統(tǒng)設(shè)計

1）礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制系統(tǒng)。

礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)為核心，融合了大量的數(shù)據(jù)建立而成的。礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制系統(tǒng)比較復雜，具體構(gòu)架如下圖所示。礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中存在一個物聯(lián)網(wǎng)感知層，在這個感知層中主要是采用本安液壓變送器檢測煤礦生產(chǎn)設(shè)備中的采煤機、提升機等設(shè)備中的油箱。同時采用溫度變送器對抗煤礦生產(chǎn)設(shè)備中的空壓機、帶式傳輸機等設(shè)備的控制面板機械能溫度檢測。另外，還會應用速度傳感器、風壓變送器、瓦斯傳感器等對煤礦開采的設(shè)備和礦山系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)進行檢測。

2）物聯(lián)網(wǎng)傳輸層。

礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制系統(tǒng)中的互聯(lián)網(wǎng)傳輸層的核心是防爆工業(yè)太網(wǎng)，在利用無線網(wǎng)絡(luò)信號為依托組成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。然后調(diào)制解調(diào)器就能通過網(wǎng)絡(luò)連接接收到實際數(shù)據(jù)，再將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，然后通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，這樣服務器就能從網(wǎng)絡(luò)上接受數(shù)據(jù)包，再通過無線網(wǎng)絡(luò)信號將最終的數(shù)據(jù)發(fā)送到應用層上位機。

3）優(yōu)化系統(tǒng)運行，實現(xiàn)協(xié)同工作。

在礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)應用層的服務器與交換機相連接，兩者連接之后通過OPC接口對礦山大型機電設(shè)備的數(shù)據(jù)進行收集整理、分析。在礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中的上位機，應用了組態(tài)軟件將礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中的應用層分為了三個大的模塊，這三個模塊為：數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)與測控制模塊，應用相應的軟件對這三個模塊進行管理控制。

優(yōu)化礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)時，根據(jù)礦山大型機電設(shè)備的實際運行狀態(tài)建立了一個礦山大型機電設(shè)備運行模式庫，然后在礦山大型機電設(shè)備運行模式庫中預測礦山大型機電設(shè)備的運行狀態(tài)，以此為依據(jù)對礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)進行優(yōu)化。礦山大型機電設(shè)備運行模式庫中的具體參數(shù)，是礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中上位機通過網(wǎng)絡(luò)接收到了數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)的收集。整理分析能夠計算出煤礦開采中的最優(yōu)噸煤具體能耗，然后根據(jù)煤礦開采的實際情況調(diào)整礦山大型機電設(shè)備的工作狀態(tài)，使礦山大型機電設(shè)備的運行狀態(tài)控制在最優(yōu)噸煤的范圍之內(nèi)，實現(xiàn)協(xié)同工作。這樣就能在一定程度上提高礦山大型機電設(shè)備系統(tǒng)控制系統(tǒng)的效率，同時還能夠在一定程度上降低能耗。

三、礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制的優(yōu)勢

由于礦山系統(tǒng)比較復雜，礦山大型機電設(shè)備的應用也十分廣泛，如果不能實現(xiàn)礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制，就不能有效的控制礦山大型機電設(shè)備的能耗。不僅會增加煤礦開采的成本，還會在一定程度上造成能源的浪費。由于，礦山大型機電設(shè)備的能耗的影響因素很多，所以很難控制礦山大型機電設(shè)備的能耗。但是協(xié)同控制的方式能夠保證礦山大型機電設(shè)備在煤礦系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)中工作時，保持礦山大型機電設(shè)備處于最佳的工作狀態(tài)，從而在最大程度上減小了礦山大型機電設(shè)備的能耗。根據(jù)相關(guān)資料和大量的實踐表明，在對礦山大型機電設(shè)備進行協(xié)同控制后，礦山系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的能耗都會在一定程度上降低（表1），由此可知，礦山大型機電設(shè)備控制是目前控制能耗的最佳方式。

四、總結(jié)

綜上所述，影響礦山大型機電設(shè)備能耗的因素非常多，這是因為礦山系統(tǒng)十分復雜，煤礦開采的環(huán)境也比較復雜。所以控制礦山大型機電設(shè)備能耗一直都比較困難。本文研究了礦山大型機電設(shè)備協(xié)同控制，通過研究發(fā)現(xiàn)協(xié)同控制能夠讓礦山大型機電設(shè)備再工作是同時保持最佳的工作狀態(tài)，從而十分有效的控制了礦山大型機電設(shè)備的能耗。

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