論礦山大型機電設備協(xié)同控制

程雪飛

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

關鍵詞：礦山；大型機電設備；協(xié)同控制

一、礦山大型機電設備概述

1）礦山系統(tǒng)及礦山設備分類。

礦山系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)，而且礦山的設備特別多，每個礦山系統(tǒng)內的大型機電設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備能耗的因素。

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

3）礦山大型機電設備能耗分析。

在生產煤礦時，礦山的六大子系統(tǒng)中的機電設備都處于并聯(lián)作工，并聯(lián)作工就是說所有的機電設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)中多臺機電設備協(xié)同運行時的耗能。通過相關計算可知，在總負荷一定的時候，每一臺機電設備的工作狀態(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，在實際的煤礦生產中非常難實現(xiàn)礦山大型機電設備的協(xié)同控制，所以礦山大型機電設備難以同時保持最佳工作狀態(tài)。

二、礦山大型機電設備協(xié)同控制系統(tǒng)設計

1）礦山大型機電設備協(xié)同控制系統(tǒng)。

礦山大型機電設備系統(tǒng)控制系統(tǒng)以物聯(lián)網為核心，融合了大量的數(shù)據(jù)建立而成的。礦山大型機電設備協(xié)同控制系統(tǒng)比較復雜，具體構架如下圖所示。礦山大型機電設備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中存在一個物聯(lián)網感知層，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設備中的采煤機、提升機等設備中的油箱。同時采用溫度變送器對抗煤礦生產設備中的空壓機、帶式傳輸機等設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備和礦山系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)進行檢測。

2）物聯(lián)網傳輸層。

礦山大型機電設備協(xié)同控制系統(tǒng)中的互聯(lián)網傳輸層的核心是防爆工業(yè)太網，在利用無線網絡信號為依托組成網絡構架。然后調制解調器就能通過網絡連接接收到實際數(shù)據(jù)，再將接收到的數(shù)據(jù)轉換為數(shù)據(jù)包，然后通過網絡轉發(fā)數(shù)據(jù)包，這樣服務器就能從網絡上接受數(shù)據(jù)包，再通過無線網絡信號將最終的數(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。

在礦山大型機電設備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中，物聯(lián)網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備的數(shù)據(jù)進行收集整理、分析。在礦山大型機電設備系統(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)化礦山大型機電設備系統(tǒng)控制系統(tǒng)時，根據(jù)礦山大型機電設備的實際運行狀態(tài)建立了一個礦山大型機電設備運行模式庫，然后在礦山大型機電設備運行模式庫中預測礦山大型機電設備的運行狀態(tài)，以此為依據(jù)對礦山大型機電設備系統(tǒng)進行優(yōu)化。礦山大型機電設備運行模式庫中的具體參數(shù)，是礦山大型機電設備系統(tǒng)控制系統(tǒng)中上位機通過網絡接收到了數(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整礦山大型機電設備的工作狀態(tài)，使礦山大型機電設備的運行狀態(tài)控制在最優(yōu)噸煤的范圍之內，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，礦山大型機電設備的應用也十分廣泛，如果不能實現(xiàn)礦山大型機電設備協(xié)同控制，就不能有效的控制礦山大型機電設備的能耗。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，礦山大型機電設備的能耗的影響因素很多，所以很難控制礦山大型機電設備的能耗。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備的能耗。根據(jù)相關資料和大量的實踐表明，在對礦山大型機電設備進行協(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，礦山大型機電設備控制是目前控制能耗的最佳方式。

四、總結

綜上所述，影響礦山大型機電設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備能耗一直都比較困難。本文研究了礦山大型機電設備協(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備的能耗。

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