礦山輸送系統自動控制的實現路徑

汪國祥

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

1 硬件系統的組成

1.1 堆料機

堆料機的作用是將礦石統一堆存到堆場上，方便由取料機進行取料作業。堆料機的自動控制流程為：系統接收到正常停車信號反饋，然后啟動懸臂上的卸料皮帶機，此時液壓系統工作提供主要的動力，堆料皮帶機工作，完成堆料。為了方便設備管理人員動態的掌握堆料機的運行工況，在堆料機的操作臺上提供多個指示燈和1個報警器。當堆料機有電源故障、液壓系統故障時，相應的指示燈亮起，并且報警器發出蜂鳴報警。堆料機提供了自動控制和手動控制兩種方式，當自動控制系統出現問題后，可以采用手動輔助控制。堆料機啟停控制流程如下圖1所示。

圖1 堆料機啟停控制流程

1.2 取料機

取料機與堆料機協調作業能夠大幅度提高礦山輸送工作效率，取料機的控制系統中，主要的組成設備包括調車電機、行走電機、控制單元和傳感器等。傳感器能夠自動感應取料機前端抓手與礦料的距離，然后將信號反饋給控制單元，自動完成取料工作。然后電機運行，將礦料移動到輸送帶上，完成礦料運輸。取料機的啟停由自動控制系統進行閉環控制，并且可以通過操作臺人工設定取料速度。

2 軟件系統的組成

2.1 觸摸屏程序

作為輸送機上主要的人機交互界面，觸摸屏模塊的功能設計和操作體驗至關重要。觸摸屏除了能夠動態顯示輸送機當前的運行狀態外，還提供了多功能的查詢和控制指令。例如，設備管理人員可以根據礦山作業需求，通過觸摸屏人工進行系統參數調整、設備工作狀態查看等。如果生產任務較重，可以通過觸摸屏操作增加輸送機的運行速度，提高工作效率。觸摸屏程序還具有自動記憶功能，包括設備運行參數和報警記錄等。以報警記錄為例，如果輸送機超負荷運行，并且持續一定時間后，自動控制系統會進行報警。在蜂鳴器響起時，報警信號會存儲在數據庫中，設備管理人員可以通過觸摸屏，隨時調取報警信息，查明報警原因，然后進行針對性的問題處理。

2.2 PLC控制程序

系統采用STEP7編程軟件，系統的程序分為獨立的堆料機和取料機2個部分，2個部分采用的程序結構基本相同，以堆料機為例，程序共有1個主程序、5個子程序和1個中斷程序。主程序完成程序的初始化、子程序的調用、系統輸出；5個子程序分別完成堆料機的中央自動控制、堆料機的機上自動控制、堆料機的手動控制、堆料機的機旁維修、系統的報警；中斷程序完成油泵的加熱功能。另外不停機報警有皮帶打滑、皮帶一級跑偏、皮帶料流檢測、液壓油位低。

3 自動控制系統的組成

3.1 中央自動控制

轉入中央自動控制狀態后，機上、中控室均可進行自動控制。當按下啟動按鈕或中控室發出啟動信號后，堆料機及取料機所有的電器設備按程序啟動進入正常作業。采用自動方式時，觸摸屏顯示輸煤工藝流程，選擇輸煤流程后，PLC控機上發出“啟動”命令來啟動該流程。在需要停止該流程時，操作人員在上位工控機上發出“停止”命令，PLC系統按正常順序停止，并自動復位，等待下一次操作。

3.2 機上人工控制

當輸送機控制系統出現故障后，設備管理人員可以通過機上人工控制系統開展故障分析和排查工作。該控制系統中包括了急停按鈕、復位開關、控制臺等設備。如果是在輸送系統正常運行時發生故障，需要立即按下急停按鈕，以保證現場作業人員和輸送設備的安全。然后通過機器自帶的PLC控制元件，分析控制程序、查明故障問題。在經過修理后，重新復位、上電，啟動輸送機觀察問題是否得到解決。

3.3 人工檢修控制

由于礦山工作環境惡劣，加上輸送機長時間高負荷運轉，出現硬件磨損或是系統故障也是在所難免的。人工檢修控制系統則為設備管理人員定期開展系統檢修、維護提供了便利條件。設備管理人員只需要通過設備操作界面，以及上面的一些功能按鈕，就可以隨時了解輸送機不同功能的運行情況，例如當前的輸送速度、運行時間等。另外，人工控制系統還可以根據礦山工作要求，對輸送機的工作效率進行調整，以便于實現設備最優化利用。

4 應用效果分析

某礦業公司于2015年引進長距離膠帶機自動控制輸送系統，在2016年1月～2016年6月份之間，輸送量穩定在350萬噸/日～380萬噸/日，期間除了更換一次傳送帶外，并未發生其他系統性故障，整體穩定性良好。此外，結合近幾年的使用情況看，該自動控制輸送系統還具有以下優勢：其一，輸送效率高。該礦業公司以往所用的輸送設備，輸送速度最快可達2.5m/s，工作效率維持在400t/h左右。而使用新型自動控制輸送系統后，將輸送速度提升至4m/s，工作效率也提升了一倍左右，最高可以達到900t/h。其二，該輸送系統增加了可控啟動傳輸裝置（CST），可以最大程度上減小瞬間負載沖擊給動力系統帶來的負面影響，對提高輸送系統運行穩定性以及延長輸送機使用壽命也有積極作用。

5 結語

工業設備的自動化和智能化控制是提高運行效率和保障生產安全的基礎。在礦山開采中，使用自動控制輸送系統，一方面可以切實提高輸送機的運輸速度，增加輸送量，給礦業公司增加了經濟效益，另一方面相比于以往的輸送設備，由于自動控制系統的存在，能夠實現系統運行工況檢測、故障自動報警和自動排除，在保證輸送機運行安全方面也發揮了積極作用。從應用實踐來看，礦山自動控制輸送系統具有推廣應用價值。