礦山企業(yè)的自動化建設的探索

寧振明，徐永坤，秦四龍

（河鋼礦業(yè)機電檢修分公司，河北 唐山 063700）

當前社會已進入信息技術時代，計算機、信息技術已成熟的運用到很多產業(yè)當中，目前我國的產業(yè)劃分為三種，分別是工業(yè)、農業(yè)和服務業(yè)，而最為成熟的領域就是服務行業(yè)了。礦業(yè)企業(yè)存在作業(yè)環(huán)境惡劣、裝備條件不完善、技術水平薄弱等問題，因而正確的運用自動化，就能將工作人員從繁重的工作中解放出來，提高工作效率，降低工作成本，減輕作業(yè)風險，從而留住和吸納更多的專業(yè)人才，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值。

1 自動化技術及其作用

自動化技術應用于礦業(yè)生產就是指在沒有人為的情況下，在已擬定好的程序下自動的進行選礦、開采、無人值守的工作流程。目前信息化產業(yè)發(fā)展迅速，我國礦山基本以井下開采為主，這就使我國相比較于國外的露天開采成本高、難度大、風險多，因此能規(guī)避以上情況的出現(xiàn)，就急需產業(yè)的自動化的推進，目前我國礦產業(yè)已采用國際先進的工藝水平，在世界上已名列前茅，逐步已實現(xiàn)新產業(yè)設備替代舊的產業(yè)設備[1]。

目前世界稱為“數(shù)字地球”，而礦山產業(yè)也要向此方向發(fā)展成為“數(shù)字礦山”，這也是未來整體礦山企業(yè)發(fā)展的趨勢。信息化、數(shù)字化是實現(xiàn)自動化的基礎，而自動化的實現(xiàn)也對提高生產安全性、節(jié)約成本、提高效率起到至關重要的作用。

特別是近幾年隨著信息、網(wǎng)絡和自動化的快速發(fā)展，工業(yè)信息化也進入了智能集成階段，運用較少的人以至于沒有人的干預下來完成預計的工作是現(xiàn)在以及未來生產生活發(fā)展一直致力研究和追求的目標。

2 選礦

選礦工藝一般分為破碎、磨礦、選別、尾礦輸送作業(yè)四個部分，通過以上四個工藝最終將礦產分為精礦和尾礦兩個部分。

（1）破碎的設備在礦山是最重要的設備之一，為了提高破碎設備的高效性能，很多廠商將自動化的配置不斷改善，即在破碎設備上安裝了電腦監(jiān)控設備，隨時監(jiān)控設備的穩(wěn)定性和安全性并實現(xiàn)可自動調整破碎的大小和給礦量的多少。目前在大型的礦業(yè)企業(yè)都有應用，實現(xiàn)了工作人員在集中控制室中實現(xiàn)對設備的調控，通過網(wǎng)絡傳輸和全程采集實現(xiàn)檢測、監(jiān)測、調整一體化，改善工作環(huán)境，提高工作效率，節(jié)約工作成本同時也向未來無人控制的“無人破碎機”時代邁進。

（2）磨礦是選礦的重要環(huán)節(jié)，目前我國應用的技術主要是在磨球機運行過程中通過在線監(jiān)測礦漿的濃度、補給水量、自動分級以及調整皮帶運送的數(shù)量等采集數(shù)據(jù)從而調整設備的工作狀態(tài)。磨礦機采用自動化技術后，通過大量參數(shù)的采集，信息的跟蹤以及數(shù)據(jù)的分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，對磨球機及時的進行調整從而保證了工作運行的穩(wěn)定，指標的最佳化。

（3）選別，傳統(tǒng)的選別方式主要以經(jīng)驗為主，他的特點就是易造成滯后和浪費，往往是在出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象時才能憑借操作工的經(jīng)驗進行，此時造成的損失已無法糾正。現(xiàn)在在選別環(huán)節(jié)中加入了自動化技術就有效的避免了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）尾礦輸送的自動化控制，在尾礦環(huán)節(jié)可在濃縮池中加入自動化設備，對液位和濃度安裝相應的監(jiān)測儀器，及時進行控制調整，根據(jù)設備提供的數(shù)據(jù)，自動輸出調整的指令減少了人工調整的不及時以及帶來的淤堵現(xiàn)象，提高效率降低工作的強度。

3 皮帶運輸中的自動化應用

什么是PLC技術呢？在此簡單的概括一下就是在系統(tǒng)程序的控制下，通過運行程序，按照既定的要求進行判斷處理，執(zhí)行用戶編制的程序來完成任務。

我國目前采礦技術大部分是井下采礦，因此就要運用到提升設備皮帶運輸，他是礦山井上與井下工作銜接的唯一通道，其自動化技術的合理應用是礦山企業(yè)提高工作效率、保障安全生產的關鍵。我國皮帶運輸機是由變頻、電機、減速器等組成，PLC在井下作業(yè)的皮帶運輸?shù)墓ぷ髟硎牵旱V山企業(yè)整個皮帶運輸中都要按照PLC設定的程序進行，運行的信號通過輔助點返回給PLC，如若發(fā)生故障就顯示在操作臺上，通過速度的設定、行程的監(jiān)控、故障的顯示、閘的控制、信號監(jiān)控等工藝的設定，可以在起車前對沿線的皮帶進行監(jiān)控，如果正常就可以正常起車，反之該設施會采取返功率平衡保護做出相應的應對措施。

PLC技術的應用對于礦業(yè)企業(yè)而言因其具有抗干擾、可靠性強的特點，使其能適應較差的工作環(huán)境，PLC具有很強大的處理功能，可根據(jù)現(xiàn)場的需要及時改變程序作出相應的調整，即可單機又可聯(lián)機甚至做到遠程控制。新設備的使用過程中為避免故障的發(fā)生,PLC可自動的控制皮帶的添加，保證皮帶在井下工作時能良好的運行。目前PLC對運輸?shù)目刂浦饕亲詣雍褪謩觾煞N方式，在井下如果發(fā)生故障控制裝置會立即叫停，并將故障情況反饋給控制中心，待故障排除后再重新運轉。皮帶的自動化控制系統(tǒng)通過這種實時監(jiān)測、故障排除、保護功能的一體應用，減少了不必要的低負荷運轉，延長了皮帶的使用壽命，降低了損耗，保證了生產的安全性減少了事故發(fā)生，保障了井下工作人員工作的安全性進而也提高的工作的效率。

4 排水、充填

目前礦井的排水工作也是由計算機自動控制的，計算機通過監(jiān)測來控制水倉水位的高低和水泵的開停運行，目前井下排水自動化系統(tǒng)分為三種模式：全自動、半自動和手動，全自動就是通過數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)水泵監(jiān)測參數(shù)的異常情況進行分析處理，叫停水泵、停止送電完全實現(xiàn)無人操作的自動化的管理模式。井下排水系統(tǒng)實際上也是應用了PLC系統(tǒng)，在設計整個監(jiān)控系統(tǒng)中利用STEP7平臺來完成程序的編制。

采礦業(yè)發(fā)展的趨勢是無廢采礦，即采礦所產生的廢料廢渣進行回填，避免造成生態(tài)污染和資源的浪費，礦業(yè)企業(yè)的充填自動化實現(xiàn)了不同廢料，采用不同的工藝，從混料、攪拌到輸送都借助DCS系統(tǒng)自動的實現(xiàn)自動混料、合理配比、攪拌均勻、自動輸送，減輕了工人的勞動強度，提高了工作的效率同時也創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境。充填的集控中心也是采用了PLC系統(tǒng)，有效的監(jiān)控了充填的主要環(huán)節(jié)，對全程的混料配比，攪拌，沿線輸送的速度溫度，以及投料時的順暢都起到實時監(jiān)控，出現(xiàn)問題監(jiān)控程序及時的報停，將這些數(shù)據(jù)轉換成可視性的監(jiān)控界面，由集控中心的工作人員及時的調控疏導，降低了損耗，減少了現(xiàn)場的施工人員，提高了生產效率。

5 數(shù)據(jù)匯總

礦業(yè)企業(yè)的自動化系統(tǒng)是數(shù)據(jù)匯總的基礎，這也是未來礦業(yè)企業(yè)發(fā)展的大趨勢。礦業(yè)企業(yè)因其工作任務的不同就決定了礦業(yè)自動化系統(tǒng)的復雜性和繁雜化，比如以選礦廠為例每種大中型設備都有其獨立的控制系統(tǒng)加之不同品牌、型號、通訊信號控制器，而分散廣泛的流量、壓力、電能等測量儀表的品牌、型號、通訊信號的連接接口也存在很多差異，這些即獨立又關聯(lián)的設備就需要數(shù)據(jù)的共享才能實現(xiàn)礦業(yè)企業(yè)的發(fā)展的最大化。

礦業(yè)企業(yè)中這些獨立的自動化系統(tǒng)每時每刻都會產生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)既是獨立的因其設備的品牌、型號、通訊的接口不同，數(shù)據(jù)之間又是有著關聯(lián)性的。

數(shù)據(jù)采集由于礦業(yè)數(shù)據(jù)的多樣化，就需要采用具有各種主流兼容性的通訊協(xié)議，達到能夠與大部分PLC系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等通訊，開發(fā)沒有的驅動系統(tǒng)也能做到快速、低廉。

圖1 礦山自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯總圖

數(shù)據(jù)轉發(fā)就是將采集到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，這就要求轉發(fā)的平臺具有多樣性的特征，比如有線網(wǎng)絡、無線WIFI、4G網(wǎng)絡、方便在不同地域空間數(shù)據(jù)采集的靈活轉變。

我國礦山企業(yè)的自動化發(fā)展還存在很大的發(fā)展完善空間，如何實現(xiàn)礦山的生產、安全、管理一體化，通過自動化系統(tǒng)的應用使礦山企業(yè)能夠科學合理的發(fā)展，實現(xiàn)其資源的最大化利用，經(jīng)濟價值的最大化體現(xiàn)，這就需要我們礦山企業(yè)全員共同探討和不斷探索來實現(xiàn)。