淺析礦山提升機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制趨勢(shì)

周午彭　吳啟柱

摘要：礦山提升機(jī)是礦產(chǎn)企業(yè)的重要設(shè)備，在煤炭開(kāi)采、有色金屬開(kāi)采以及黑色金屬開(kāi)采中發(fā)揮著重要作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦山提升機(jī)也逐漸向自動(dòng)化趨勢(shì)發(fā)展，其不僅有效地減少了人工操作失誤問(wèn)題，還有效地提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率?；诖?，文章分析了礦山提升機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了提升機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)礦山提升機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：礦山提升機(jī)；自動(dòng)化控制；發(fā)展趨勢(shì)

引言

礦山提升機(jī)在礦產(chǎn)企業(yè)的日常生產(chǎn)作業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。通常情況下，煤炭開(kāi)采和有色金屬開(kāi)采中往往會(huì)用到這一設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，礦山提升機(jī)也取得了巨大的進(jìn)步，逐漸呈現(xiàn)出自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。礦山提升機(jī)的自動(dòng)化發(fā)展，能夠有效地降低人工操作失誤現(xiàn)象，大幅度地提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦山行業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

1礦山提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，礦山提升機(jī)主要被應(yīng)用在煤礦、有色金屬礦、黑色金屬礦以及化工行業(yè)中，承擔(dān)著運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)、工作人員以及材料等任務(wù)。因此，礦山提升機(jī)發(fā)揮著重要作用，承擔(dān)著生產(chǎn)原料及工業(yè)制成品、工作人員的運(yùn)輸工作，直接影響著人員的生命安全及產(chǎn)品安全。與此同時(shí)，礦山提升機(jī)的性能直接影響著礦山的生產(chǎn)安全和礦山工作人員的生命安全。目前，我國(guó)的礦山提升機(jī)發(fā)展比較落后，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，礦山提升機(jī)仍采用發(fā)達(dá)國(guó)家早已淘汰的控制系統(tǒng)，導(dǎo)致我國(guó)礦山的生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)安全得不到保障。

隨著社會(huì)的發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家的礦山提升機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)新的發(fā)展水平，礦山提升機(jī)的工作效率和安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)的礦山提升機(jī)。發(fā)達(dá)國(guó)家的礦山提升機(jī)已經(jīng)全面采用了數(shù)字控制技術(shù)，在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)了礦山提升機(jī)的自動(dòng)化控制，比如，直直交拖動(dòng)的全數(shù)字調(diào)速控制和交-交變流拖動(dòng)的全數(shù)字變頻控制技術(shù)。交-交變頻技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)在一些研究機(jī)構(gòu)得到了推廣，而交-直-交變流技術(shù)還處于探索階段，距離實(shí)際應(yīng)用還有一段時(shí)間。

目前，國(guó)際領(lǐng)先水平的全自動(dòng)控制系統(tǒng)龍頭是屬德國(guó)西門(mén)子公司和瑞典的ABB公司，其系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，操作簡(jiǎn)、單易學(xué)，功能強(qiáng)大且故障率低，是世界上大多數(shù)國(guó)家工業(yè)領(lǐng)域采用的主要控制系統(tǒng)。由于我國(guó)礦業(yè)企業(yè)的自動(dòng)控制技術(shù)長(zhǎng)期依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口，在企業(yè)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中增加了企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本，極易受到發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)壟斷的影響，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)礦業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展水平。

2主提升機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主井提升機(jī)主要承擔(dān)礦產(chǎn)的提升任務(wù)，因此，對(duì)其運(yùn)行的基本要求是可靠性強(qiáng)，安全有保障，能夠?qū)崿F(xiàn)四個(gè)象限內(nèi)的平穩(wěn)啟動(dòng)、爬行和停車(chē)，以及等速、減速運(yùn)行。

2.1主回路

電動(dòng)機(jī)在電樞回路過(guò)程中主要通過(guò)運(yùn)用兩臺(tái)整流變壓器進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的供電，其中，一臺(tái)電機(jī)為X形接線(xiàn)，另一臺(tái)為Y形接線(xiàn)，但是其分別為連接到兩臺(tái)機(jī)器上的可逆型的變流柜上，構(gòu)成12組能夠可逆地整流電路運(yùn)行模式。整個(gè)流通電路在輸出的過(guò)程中，都要通過(guò)平衡電抗器進(jìn)行電樞供電，這樣的供電模式可以有效地減少電網(wǎng)以及高次諧波分量的影響，從而提升工作人員的工作效率，且每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都會(huì)選用一臺(tái)整流變壓器進(jìn)行合理供電運(yùn)行，進(jìn)而構(gòu)成全數(shù)字自動(dòng)化的磁場(chǎng)系統(tǒng)。

2.2全數(shù)字調(diào)節(jié)部分

為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容的有效調(diào)節(jié)，可以通過(guò)自身的需求，合理地選擇控制系統(tǒng)，比如，應(yīng)用控制傳動(dòng)過(guò)程中的全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，可以通過(guò)C163與C165高效能微處理器，共同承擔(dān)電樞與勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)及傳動(dòng)控制功能。在軟件系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)參數(shù)構(gòu)建的程序模塊主要承擔(dān)調(diào)節(jié)作用，其最為突出的一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)特性是速度及轉(zhuǎn)矩控制精準(zhǔn)性較高。除此之外，此系統(tǒng)最為突出的技術(shù)特性為：第一，在內(nèi)部安裝R232通信接口；第二，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)通信功能以及參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化功能；第三，電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍不超過(guò)±10%；第四，靜態(tài)速度精度應(yīng)當(dāng)基于脈沖買(mǎi)便器回饋數(shù)據(jù)±0.0%的范圍區(qū)間內(nèi)；第五，具備完整的故障檢測(cè)及診斷功能。這一系統(tǒng)的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)控等功能均可憑借微處理器完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)組態(tài)，且對(duì)各項(xiàng)調(diào)節(jié)器可達(dá)到自動(dòng)優(yōu)化的效果；第六，此系統(tǒng)具備故障顯示、診斷、報(bào)警及保護(hù)等多種功能，給定與反饋均需通過(guò)數(shù)字量達(dá)成。

2.3操作臺(tái)和監(jiān)視器

操作臺(tái)由左操作臺(tái)、右操作臺(tái)和指示操作臺(tái)三部分構(gòu)成。左操作臺(tái)上有制動(dòng)手柄、高壓送電按鈕、磁場(chǎng)送電按鈕、快開(kāi)控制按鈕、安全復(fù)位按鈕、緊停按鈕、燈試驗(yàn)按鈕、閘試驗(yàn)按鈕、過(guò)卷旁通按鈕等。右操作臺(tái)上有主令操作手柄、工作方式選擇開(kāi)關(guān)、控制方式選擇開(kāi)關(guān)和信號(hào)聯(lián)絡(luò)按鈕等。指示操作臺(tái)左側(cè)為監(jiān)視器，指示臺(tái)上有深度指示器、重要操作信號(hào)和故障信號(hào)指示燈以及運(yùn)行參數(shù)顯示儀表。監(jiān)視器可實(shí)現(xiàn)入一機(jī)對(duì)話(huà)，有效地顯示主回路、低壓配電回路、提升系統(tǒng)、液壓制動(dòng)系統(tǒng)、裝卸載系統(tǒng)和故障信息等畫(huà)面，反映出提升機(jī)所有的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)以及故障類(lèi)型和故障發(fā)生時(shí)間。監(jiān)視器能使司機(jī)，明確提升機(jī)的運(yùn)行狀況，在發(fā)生故障的情況下，司機(jī)能及時(shí)從監(jiān)視器上了解到故障的類(lèi)型及位置，及時(shí)通知維修人員排除故障，以縮短排除故障時(shí)間。

3 PLC控制器的功能

礦山提升機(jī)的自動(dòng)化發(fā)展，離不開(kāi)PLC控制器。近年來(lái)，隨著礦山提升機(jī)自動(dòng)化工作的不斷推進(jìn)，使用先進(jìn)的PLC控制器取代傳統(tǒng)的繼電控制器，已經(jīng)成為礦業(yè)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，做好PLC控制器的技術(shù)控制，礦山提升機(jī)的自動(dòng)化發(fā)展，具有重要意義。

現(xiàn)階段，PLC控制技術(shù)已經(jīng)滲透于礦山提升機(jī)的各個(gè)操作元件中，有效地提高了礦山提升機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性。在實(shí)際工作中，礦山提升機(jī)的操作人員可以通過(guò)PLC控制器內(nèi)部微電腦控制元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)設(shè)備的速度調(diào)整、運(yùn)行及停運(yùn)等，減少了人為原因造成的操作失誤，提高了設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。PLC控制器是操作人員與礦山提升機(jī)對(duì)話(huà)的窗口，操作人員可以通過(guò)動(dòng)態(tài)顯示屏了解礦山提升機(jī)的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，有助于工作人員及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，可以通過(guò)PLC控制器迅速查找故障發(fā)生的位置，及時(shí)準(zhǔn)確地排除故障，提高故障的排除率，減少因礦山提升機(jī)停運(yùn)造成的經(jīng)濟(jì)損失，為提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提供保障。

4 發(fā)展前景

4.1改進(jìn)提升容器

主井箕斗將選用具備外動(dòng)力的側(cè)卸式，在裝載方面可選用定量，箕斗不用將曲軌卸載，可經(jīng)由減短循環(huán)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效率的目的。

4.2平滑調(diào)速且具備高調(diào)速精度

為了能夠達(dá)到工藝施工標(biāo)準(zhǔn)要求，相關(guān)人員必須要切實(shí)依據(jù)規(guī)定速度要求來(lái)運(yùn)行，且需要保證電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的平滑調(diào)速。

4.3全數(shù)字化控制

通過(guò)引入微機(jī)控制系統(tǒng)后，在微機(jī)計(jì)算速度不斷提升的背景下，儲(chǔ)存器容量花、高級(jí)專(zhuān)用集成電路應(yīng)用和軟硬件組合將會(huì)通過(guò)一種新型化的方式，處理數(shù)字控制小型化問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，礦井提升機(jī)逐漸趨向于自動(dòng)化的發(fā)展方向，PLC技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，大量的新型技術(shù)手段與方法也會(huì)得到全面性的應(yīng)用。在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，相關(guān)人員需要整合多種功能，實(shí)現(xiàn)可視化、智能化、機(jī)電一體化的發(fā)展。同時(shí)，在新技術(shù)與新功能不斷應(yīng)用的背景下，礦山提升機(jī)的發(fā)展將迎來(lái)更大的市場(chǎng)前景。

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