銅礦自動化控制技術在皮帶運輸中的應用探究

王 冰

（北方銅業銅礦峪礦選礦廠，山西 運城 043700）

在現代科技的推動下，各類專業技術水平不斷提高，自動化技術憑借其卓越的優勢在許多領域得以廣泛應用。在銅礦開采產業中，皮帶運輸系統是生產過程中能耗最關鍵的環節[1]。皮帶運輸系統的質量和效率直接影響采銅礦的經濟和社會效益。通過自動化控制技術，實現了皮帶運輸系統的應用目標，大大減少了工作人員的工作量和難度，提高了其安全系數。銅礦開采工程中，將自動化控制技術應用于皮帶運輸中，也有助于創造良好的社會經濟價值，為維護建筑企業的良好形象、提高市場競爭力提供有力保障。

1 自動化控制技術的特點

PLC 就是可編程邏輯的控制器。在設計過程中，PLC 基于工業環境，利用數字技術對電子控制系統進行實時控制。自動化技術在銅礦生產中的應用是基于PLC，以PLC 為前提條件，涉及皮帶運輸分站與控制中心。而控制中心的主要職責是監控整個生產系統，通過控制面板發送信號，通過控制器發送指令，最終完成輸送機的運輸工作。這種模式可以有效監測和控制整個設備的運行，并將所有信息和與設備運行相關的信息發送到控制中心，如此可以及時有效地診斷錯誤，為物料運輸系統的安全生產提供良好的保障。

1.1 操作技術人性化

在帶式輸送機中，銅礦自動化控制技術的用戶界面配置合理，操作科學，具有人性化特點。界面圖形也非常清晰生動，便于用戶識別和管理。此外，該操作系統具有相對完整的功能，可以顯示錯誤和工作條件等動態數據，為工程機械提供高度的舒適性[2]。

1.2 通過網絡傳輸信息，自動化程度高

在銅礦開采過程中，開采人員可以利用自動化控制技術進行遠程操作，控制分站機械，維護和管理設備，并收集和分析數據。在該技術的應用過程中，網絡的實時動態監控是生產監控性能優化的重要組成部分，不容忽視。此外，整個生產過程中的數據收集、傳輸和分析是實時和動態的，這有助于自動化技術系統和傳送帶之間的信息交換。

1.3 維護工作完備化

工作人員使用自動化控制技術，在皮帶運輸設備的維護系統中安裝符合安全標準的傳感器與相關裝置，并收集有關帶式輸送機運行的完整信息。此外，自動化控制技術在帶式輸送機上的應用還體現在為帶式輸送機運行的不同方面建立警報和聲音警報系統[3]。從以上角度來看，采礦自動化控制技術具有集成維護流程的特點。

2 自動化控制技術在皮帶運輸系統中的功能

2.1 控制功能

自動化控制技術使皮帶運輸系統能夠根據指定的程序啟動和停止，使其能夠在維護模式下控制皮帶運輸。變速器系統控制臺具有記憶顯示功能，能夠執行自動診斷[4]。工作人員有必要檢查設備的狀態和性能，掌握故障發生的具體位置。同時，安裝語音通信系統、故障報警系統、緊急封鎖系統等，以應對系統故障，防止安全事故的發生。皮帶運輸系統需要每間隔一百米安裝一個急停鎖，實現電纜松脫。此外，皮帶輸送帶系統必須與銅礦井下計算機相連，通過圖像了解礦井的實際生產情況，監控輸送帶的運行狀態，確保及時發現故障。皮帶傳送系統必須有一個標準接口，才能連接到其它互聯網并進行擴展，可以使用合適的快速連接器，確保安全級別無差錯，必須符合標準，否則系統硬件可能會受到影響。

2.2 保護功能

皮帶輸送系統的自動化控制技術，關鍵在于對皮帶運輸提供良好的保護。首先，故障保護。輸送距離相對較長的皮帶在使用過程中會面臨各種因素，因此發生故障的可能性更高。為了避免各種故障，可以在系統的整個輸電線路上安裝合適的保護開關。故障排除技術可以評估線路保護開關中的隱藏錯誤，并向控制中心報告錯誤狀態信息以解決潛在問題；其次，溫度保護。在皮帶的正常運輸過程中，如果電機溫度超過規定范圍，將不可避免地對皮帶機的正常運行造成重大損害，并容易導致故障。把自動控制系統的熱電阻裝置安裝在電機上，可以將電流信號轉換為溫度信號，并通過顯示配置進行顯示，可以為工作人員監測電機溫度提供良好的保護。如果電機溫度超過規定范圍，應立即采取措施確保電機不會因高溫而損壞[5]；最后，電流保護。當帶式輸送機中的電流超過配置要求時，較大的電流不可避免地會對電機造成嚴重損壞。因此，在整個皮帶運輸自動化控制系統中，加裝電流變送裝置，可以顯示通過電機的電流信號，控制中心可以根據當前情況很好地調整系統的運行，防止過大的電流損壞發動機。

2.3 其它功能

該設備還具有音頻放大器和音頻報警功能，可以遠程連接。當設備處于互聯網運行狀態時，每臺設備都可以作為主控制單元來啟動或停止。任何主機都可以顯示設備的實際運行狀態，并隨時取消各種故障警報。

3 自動化控制技術在皮帶運輸中的應用

自動化控制系統在帶式輸送機系統中的應用主要基于電力電子技術，可以有效地控制設備的各種參數，實現設備的動態調節。該系統可以有效地利用負荷傳感器對負荷信號進行統一采集，并將其傳輸到中央系統進行綜合信號分析。根據電機運行的質量控制，有必要調整皮帶速度，確保滿足實際負載，具有良好的動態響應，有效管理能耗，盡可能延長傳動部件的使用壽命，確保設備運行的穩定性和安全性。用于運輸材料生產的帶式運輸系統通常由多個傳感器組成，這些傳感器可用于監測和控制帶式運輸設備的運行，還可以通過計算機來調控系統，以確保用戶可以訪問各種信息，系統還可以提高其通信能力。圖1 所示為皮帶運輸系統應用自動化控制技術的結構。

圖1 皮帶運輸系統自動化控制流程示意圖

3.1 有效控制運輸過程

因為自動控制技術為皮帶運送系統中增加了傳感器和保護開關，可以有效控制皮帶運送的異常運行。一旦檢測到異常數據使用，就可以使用錯誤識別技術來檢測錯誤，確定錯誤的原因，并立即進行相應的安全更改，以避免嚴重后果。皮帶運輸系統的傳感器為系統提供運輸過程中的詳細數據。一旦接收到數據，控制器就分析數據，根據配置結果執行命令，停止每個設備的操作，并將數據返回到控制系統。在個別原因下，控制器可以在處理完傳送帶故障后再次執行運輸系統的啟動命令，使設備正常工作并恢復生產。這將有助于提高安全生產水平，確保相關人員的安全。此外，如果皮帶運輸系統功能正常，則可以激活手動操作，并使用預定義的程序來控制運輸系統運行。

3.2 在遠程操作時的運用

銅礦工程中應用自動化控制技術，在皮帶運輸中具有遠程操作功能。在礦山施工中，工程機械無需現場操作，即可實現遠程控制、變電站機器控制、自動化系統中的快速采集和分析，甚至信息交換等多種功能，有助于提高工程機械的工作效率，讓員工在一個時間單位內執行多項任務，并節省員工成本。因此，自動化控制技術被廣泛應用于帶式輸送機的遠程控制。

3.3 自動監控皮帶運輸系統的應用

我國當前主要有三種帶式輸送機系統用于礦井生產。其中一種是主皮帶運輸系統，長約750m；另一種是長約500m 的皮帶運輸系統。為了保證煤礦井下運輸系統的正常運行，改變傳統的運輸方式，充分利用現代科學技術，有必要實現帶式運輸系統的現代化和自動化。為了保證網絡的可靠性，可以使用千兆冗余工業以太網來建立一個完整的數據平臺，以便用戶能夠實時監控和集中整個系統。為了監控每個站點，每個頻段的傳輸系統都是獨立控制的，并借助控制開關與音頻、通信和視頻等其它系統有效協作。整合資源，提高資源利用率，實現交通系統的自動化和一體化發展，實現更大的經濟效益。將自動化控制技術集成到帶式輸送機中，可以提高銅礦的生產效率，降低生產過程中的能源消耗，確保銅礦的生產安全，降低生產成本。

另外，自動化控制技術還可以動態監測系統的冷卻狀態。當熱電阻的溫度超過允許范圍時，系統自動關閉，并有效保護電機。

此外，還可以實現磁帶發射機的維護和故障控制。皮帶運輸系統的運行環境比較惡劣，在工作中極容易出現故障，為了避免這個問題，當需要進行日常維護和維修時，有必要定期檢查客戶端的硬件設備是否存在故障。還應注意委托方的軟件系統，以確保其功能完好，開展全面的測試。在維護過程中，有必要通過手動測試準確地確定系統狀態，必要時及時采取具體措施，糾正不合規的情況。

3.4 在檢修操作時的運用

由于生產制造業的廣泛機械化，設備的檢查和維護已成為設計施工中不可避免的任務。在采礦技術上，自動化控制技術也廣泛應用于皮帶運輸系統的維護過程中。特別是在皮帶運輸系統的日常檢查和維護中，需要使用自動化控制技術來提高人工檢查時的服務精度，消除和糾正錯誤，直到故障完全消除。

4 皮帶運輸中應用自動化控制技術的效益

4.1 經濟效益

例如，銅礦井下采區需要安裝十部皮帶運輸機。但是對于每部皮帶運輸機實現自動化控制之后，無需皮帶司機，至少節約十個人的工資。按照每人每月工資5000 元計算，一年最少可以節約60 萬元。

4.2 安全及其他效益

將自動化控制技術應用在皮帶運輸系統中，傳統的皮帶司機崗位被取代，實現了無人控制，簡化了巡檢人員的工作程序，消除了事故隱患，無需手動安全干預，有效降低了皮帶運輸系統的故障發生率；自動化集中控制系統和皮帶運輸系統結合，可靠性高，易于維護，工作量小；可消除因皮帶輸送機使用不當而造成的人身傷害或機械事故。

綜上所述，基于自動化控制技術的快速發展，大多數皮帶傳輸系統都采用了自動化控制技術。而皮帶輸送廣泛應用于各個行業，隨著時間的不斷推進，對其控制要求也越來越高。先進的無線通信技術可以用于管理這些設備，不斷提高設備管理的靈活性。皮帶輸送系統的自動化控制與現場無線控制相結合，應用于銅礦等井下礦區生產中具有明顯優勢。該系統易于使用、可靠且可定制，提高了工作效率，減少了員工數量，降低了工作強度。