礦山輸送系統(tǒng)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)路徑

汪國祥

（云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司(香格里拉市云礦紅牛礦業(yè)有限公司)，云南 香格里拉 674400）

1 硬件系統(tǒng)的組成

1.1 堆料機(jī)

堆料機(jī)的作用是將礦石統(tǒng)一堆存到堆場(chǎng)上，方便由取料機(jī)進(jìn)行取料作業(yè)。堆料機(jī)的自動(dòng)控制流程為：系統(tǒng)接收到正常停車信號(hào)反饋，然后啟動(dòng)懸臂上的卸料皮帶機(jī)，此時(shí)液壓系統(tǒng)工作提供主要的動(dòng)力，堆料皮帶機(jī)工作，完成堆料。為了方便設(shè)備管理人員動(dòng)態(tài)的掌握堆料機(jī)的運(yùn)行工況，在堆料機(jī)的操作臺(tái)上提供多個(gè)指示燈和1個(gè)報(bào)警器。當(dāng)堆料機(jī)有電源故障、液壓系統(tǒng)故障時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮起，并且報(bào)警器發(fā)出蜂鳴報(bào)警。堆料機(jī)提供了自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式，當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題后，可以采用手動(dòng)輔助控制。堆料機(jī)啟停控制流程如下圖1所示。

圖1 堆料機(jī)啟停控制流程

1.2 取料機(jī)

取料機(jī)與堆料機(jī)協(xié)調(diào)作業(yè)能夠大幅度提高礦山輸送工作效率，取料機(jī)的控制系統(tǒng)中，主要的組成設(shè)備包括調(diào)車電機(jī)、行走電機(jī)、控制單元和傳感器等。傳感器能夠自動(dòng)感應(yīng)取料機(jī)前端抓手與礦料的距離，然后將信號(hào)反饋給控制單元，自動(dòng)完成取料工作。然后電機(jī)運(yùn)行，將礦料移動(dòng)到輸送帶上，完成礦料運(yùn)輸。取料機(jī)的啟停由自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，并且可以通過操作臺(tái)人工設(shè)定取料速度。

2 軟件系統(tǒng)的組成

2.1 觸摸屏程序

作為輸送機(jī)上主要的人機(jī)交互界面，觸摸屏模塊的功能設(shè)計(jì)和操作體驗(yàn)至關(guān)重要。觸摸屏除了能夠動(dòng)態(tài)顯示輸送機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)外，還提供了多功能的查詢和控制指令。例如，設(shè)備管理人員可以根據(jù)礦山作業(yè)需求，通過觸摸屏人工進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整、設(shè)備工作狀態(tài)查看等。如果生產(chǎn)任務(wù)較重，可以通過觸摸屏操作增加輸送機(jī)的運(yùn)行速度，提高工作效率。觸摸屏程序還具有自動(dòng)記憶功能，包括設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警記錄等。以報(bào)警記錄為例，如果輸送機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，并且持續(xù)一定時(shí)間后，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警。在蜂鳴器響起時(shí)，報(bào)警信號(hào)會(huì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，設(shè)備管理人員可以通過觸摸屏，隨時(shí)調(diào)取報(bào)警信息，查明報(bào)警原因，然后進(jìn)行針對(duì)性的問題處理。

2.2 PLC控制程序

系統(tǒng)采用STEP7編程軟件，系統(tǒng)的程序分為獨(dú)立的堆料機(jī)和取料機(jī)2個(gè)部分，2個(gè)部分采用的程序結(jié)構(gòu)基本相同，以堆料機(jī)為例，程序共有1個(gè)主程序、5個(gè)子程序和1個(gè)中斷程序。主程序完成程序的初始化、子程序的調(diào)用、系統(tǒng)輸出；5個(gè)子程序分別完成堆料機(jī)的中央自動(dòng)控制、堆料機(jī)的機(jī)上自動(dòng)控制、堆料機(jī)的手動(dòng)控制、堆料機(jī)的機(jī)旁維修、系統(tǒng)的報(bào)警；中斷程序完成油泵的加熱功能。另外不停機(jī)報(bào)警有皮帶打滑、皮帶一級(jí)跑偏、皮帶料流檢測(cè)、液壓油位低。

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

3.1 中央自動(dòng)控制

轉(zhuǎn)入中央自動(dòng)控制狀態(tài)后，機(jī)上、中控室均可進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕或中控室發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后，堆料機(jī)及取料機(jī)所有的電器設(shè)備按程序啟動(dòng)進(jìn)入正常作業(yè)。采用自動(dòng)方式時(shí)，觸摸屏顯示輸煤工藝流程，選擇輸煤流程后，PLC控機(jī)上發(fā)出“啟動(dòng)”命令來啟動(dòng)該流程。在需要停止該流程時(shí)，操作人員在上位工控機(jī)上發(fā)出“停止”命令，PLC系統(tǒng)按正常順序停止，并自動(dòng)復(fù)位，等待下一次操作。

3.2 機(jī)上人工控制

當(dāng)輸送機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，設(shè)備管理人員可以通過機(jī)上人工控制系統(tǒng)開展故障分析和排查工作。該控制系統(tǒng)中包括了急停按鈕、復(fù)位開關(guān)、控制臺(tái)等設(shè)備。如果是在輸送系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，需要立即按下急停按鈕，以保證現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員和輸送設(shè)備的安全。然后通過機(jī)器自帶的PLC控制元件，分析控制程序、查明故障問題。在經(jīng)過修理后，重新復(fù)位、上電，啟動(dòng)輸送機(jī)觀察問題是否得到解決。

3.3 人工檢修控制

由于礦山工作環(huán)境惡劣，加上輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)硬件磨損或是系統(tǒng)故障也是在所難免的。人工檢修控制系統(tǒng)則為設(shè)備管理人員定期開展系統(tǒng)檢修、維護(hù)提供了便利條件。設(shè)備管理人員只需要通過設(shè)備操作界面，以及上面的一些功能按鈕，就可以隨時(shí)了解輸送機(jī)不同功能的運(yùn)行情況，例如當(dāng)前的輸送速度、運(yùn)行時(shí)間等。另外，人工控制系統(tǒng)還可以根據(jù)礦山工作要求，對(duì)輸送機(jī)的工作效率進(jìn)行調(diào)整，以便于實(shí)現(xiàn)設(shè)備最優(yōu)化利用。

4 應(yīng)用效果分析

某礦業(yè)公司于2015年引進(jìn)長(zhǎng)距離膠帶機(jī)自動(dòng)控制輸送系統(tǒng)，在2016年1月～2016年6月份之間，輸送量穩(wěn)定在350萬噸/日～380萬噸/日，期間除了更換一次傳送帶外，并未發(fā)生其他系統(tǒng)性故障，整體穩(wěn)定性良好。此外，結(jié)合近幾年的使用情況看，該自動(dòng)控制輸送系統(tǒng)還具有以下優(yōu)勢(shì)：其一，輸送效率高。該礦業(yè)公司以往所用的輸送設(shè)備，輸送速度最快可達(dá)2.5m/s，工作效率維持在400t/h左右。而使用新型自動(dòng)控制輸送系統(tǒng)后，將輸送速度提升至4m/s，工作效率也提升了一倍左右，最高可以達(dá)到900t/h。其二，該輸送系統(tǒng)增加了可控啟動(dòng)傳輸裝置（CST），可以最大程度上減小瞬間負(fù)載沖擊給動(dòng)力系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響，對(duì)提高輸送系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性以及延長(zhǎng)輸送機(jī)使用壽命也有積極作用。

5 結(jié)語

工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化和智能化控制是提高運(yùn)行效率和保障生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)。在礦山開采中，使用自動(dòng)控制輸送系統(tǒng)，一方面可以切實(shí)提高輸送機(jī)的運(yùn)輸速度，增加輸送量，給礦業(yè)公司增加了經(jīng)濟(jì)效益，另一方面相比于以往的輸送設(shè)備，由于自動(dòng)控制系統(tǒng)的存在，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行工況檢測(cè)、故障自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)排除，在保證輸送機(jī)運(yùn)行安全方面也發(fā)揮了積極作用。從應(yīng)用實(shí)踐來看，礦山自動(dòng)控制輸送系統(tǒng)具有推廣應(yīng)用價(jià)值。