第一篇：羅克韋爾自動化煤礦綜合自動化技術(shù)在山西柴溝煤礦的應(yīng)用（本站推薦）

自動化煤礦綜合自動化技術(shù)在山西柴溝煤礦的應(yīng)用

摘要：本文介紹自動化技術(shù)在山西懷仁聯(lián)順璽達(dá)能源公司柴溝煤礦的應(yīng)用。采用羅克韋爾自動化的集成架構(gòu)及其三層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、羅克韋爾自動化產(chǎn)品，把其他廠家產(chǎn)品天衣無縫地集成在同一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)整個礦井的“遙控、搖信、遙測”綜合自動化控制。

關(guān)鍵詞：羅克韋爾自動化 集成架構(gòu) 煤礦 綜合自動化控制 1 引言

山西懷仁聯(lián)順璽達(dá)能源公司柴溝煤礦下屬北京魯能煤業(yè)公司，坐落在煤炭資源豐富的山西省朔州市。根據(jù)國家建設(shè)十三個煤炭基地的總體規(guī)劃,“關(guān)小建大資源整合”的產(chǎn)業(yè)政策,鼓勵煤炭企業(yè)關(guān)小建大，通過資源整合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量集中，提高回采率，減少資源浪費(fèi)，確保安全生產(chǎn)，維護(hù)地方利益等政策，整合三個小煤礦構(gòu)建成一個現(xiàn)代化大型煤礦—柴溝煤礦。該礦井建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)600萬噸，2006年底開始基礎(chǔ)建設(shè)，2007年5月投產(chǎn)。該煤礦綜合自動化學(xué)習(xí)了神華集團(tuán)神東公司的模式，結(jié)合自身實(shí)際地理環(huán)境，以羅克韋爾自動化技術(shù)為基礎(chǔ)，完成整個礦井和洗煤廠的控制及其監(jiān)控系統(tǒng)的集成。

煤炭行業(yè)是具有強(qiáng)烈行業(yè)特征的特殊產(chǎn)業(yè)，其特點(diǎn)是：煤炭是非再生性一次能源，煤炭企業(yè)的壽命決定于礦井范圍內(nèi)的埋藏量和開采強(qiáng)度；開采與洗選是多種技術(shù)相結(jié)合、多工種相配合的復(fù)雜系統(tǒng)工程，任何環(huán)節(jié)的失常都可能造成全面停產(chǎn)，甚至引發(fā)嚴(yán)重災(zāi)害事故；采掘作業(yè)是在極限條件下進(jìn)行的，存在危及人員安全的自然災(zāi)害和影響身心健康的惡劣環(huán)境，安全始終是制約煤礦生產(chǎn)的瓶頸。

礦井生產(chǎn)包括開采、掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)、安全、排水、供電、洗選等多個環(huán)節(jié)。在這些環(huán)節(jié)中，各種監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)繁多復(fù)雜。根據(jù)礦井的特殊性華光信息技術(shù)公司已經(jīng)在神華礦井成功的實(shí)現(xiàn)礦井綜合自動化系統(tǒng)。煤炭行業(yè)實(shí)施綜合自動化的關(guān)鍵是將工業(yè)自動化控制技術(shù)與煤炭行業(yè)的特征及實(shí)際相結(jié)合，開發(fā)具有顯著行業(yè)特色的現(xiàn)代集成生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著工控行業(yè)的迅速發(fā)展，市場不再是一種品牌的天下，煤礦企業(yè)要求使用的產(chǎn)品品牌多樣化，多種品牌的產(chǎn)品通過工業(yè)以太網(wǎng)以及協(xié)議的轉(zhuǎn)化都能夠在同一個系統(tǒng)配合使用，共同組成自動化控制系統(tǒng)。2 工藝系統(tǒng)簡介 2.1礦井工藝系統(tǒng)

柴溝礦井開采的主運(yùn)輸流程：綜采工作面或掘進(jìn)→順槽膠帶機(jī)→大巷膠帶機(jī)→主井膠帶機(jī)→原煤上倉膠帶機(jī)→原煤倉。

全礦井配備一套綜采設(shè)備，美國JOY公司的采煤機(jī)、德國DBT公司液壓支架和輸送機(jī)。順槽膠帶機(jī)由北京華寧開關(guān)柜控制，大巷膠帶機(jī)、主井膠帶機(jī)和上倉膠帶機(jī)都選用變頻控制。風(fēng)井為立井，采用對旋風(fēng)機(jī)抽出式通風(fēng)。井下主供電和排水在中央變電所及水泵房系統(tǒng)。整個礦井的調(diào)度集中控制由調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)完成。

2.2洗煤廠工藝系統(tǒng)

柴溝煤礦洗煤廠的建設(shè)規(guī)模為6.0Mt/a，主要工藝部分組成：原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)（包括原煤倉下給煤機(jī)和原煤入洗膠帶機(jī)等）、主洗系統(tǒng)（包括篩分—重介浮選聯(lián)合流程）、塊煤脫水、末煤脫水（濃縮及壓濾系統(tǒng)）、產(chǎn)品裝車系統(tǒng)。

整個洗煤廠的電控系統(tǒng)很簡單，分為兩部分：原煤倉下、主廠房、濃縮車間、矸石倉等用電設(shè)備及其相關(guān)帶式輸送機(jī)的配電控制為主廠房電控系統(tǒng)；產(chǎn)品煤帶式輸送機(jī)及產(chǎn)品倉用電設(shè)備的配電控制為產(chǎn)品倉電控系統(tǒng)。2.3自動化控制系統(tǒng)

根據(jù)監(jiān)控分站的位置分散、距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，控制網(wǎng)絡(luò)按生產(chǎn)關(guān)系和物理位置構(gòu)成的邏輯多鏈路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將柴溝礦所有監(jiān)控點(diǎn)通過多鏈路連接為一個統(tǒng)一的控制網(wǎng)絡(luò)，并接入礦、廠、站調(diào)度（集控）室，形成煤礦生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)。

選用ControlNet作為控制層網(wǎng)絡(luò)，主干采用光纖傳導(dǎo)模式，由調(diào)度中心通過62.5/125μm光纜連接控制分站或控制系統(tǒng)，構(gòu)成整個控制層網(wǎng)絡(luò)，其余如皮帶監(jiān)控系統(tǒng)用軟件編程實(shí)現(xiàn)第三方通訊就近接入網(wǎng)絡(luò)。

調(diào)度（集控）室是全礦安全生產(chǎn)的監(jiān)控指揮中心，所有的控制信息在這里匯總并由此發(fā)布。根據(jù)控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置2臺監(jiān)控主機(jī)，互為熱備，分別經(jīng)控制網(wǎng)連接ControlNet與EtherNet網(wǎng)關(guān)中的ControlNet接口模塊，而EtherNet接口模塊接入礦局域網(wǎng)交換機(jī)，兩種接口模塊間經(jīng)由ControlLogix網(wǎng)關(guān)背板直接通訊，完成ControlNet和EtherNet的互聯(lián)互通。

監(jiān)控軟件平臺采用RSView32，通過SCADA Server實(shí)時采集各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，即可在調(diào)度室實(shí)現(xiàn)操作控制；數(shù)據(jù)上傳礦信息網(wǎng)后，可實(shí)現(xiàn)在辦公終端監(jiān)視生產(chǎn)過程，供決策部門和管理部門掌握生產(chǎn)最新動態(tài)。3生產(chǎn)系統(tǒng)配電及控制 3.1礦井生產(chǎn)系統(tǒng)

礦井生產(chǎn)系統(tǒng)配電控制的范圍從井下大巷膠帶機(jī)開始經(jīng)過主斜井膠帶機(jī)至原煤倉刮板機(jī)為止。根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)用電負(fù)荷要求，在主井皮帶驅(qū)動機(jī)房設(shè)一座《地面井口變電所》，在大巷皮帶機(jī)頭附近設(shè)一座《中央變電所及水泵房》。(1)膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)

原煤主井皮帶采用德國西門子公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，配置如下：

·膠帶機(jī)基本參數(shù)(見表1)

表1 膠帶機(jī)基本參數(shù)

·變頻器基本參數(shù)(見表2)

表2 變頻器基本參數(shù)

·PLC控制設(shè)備組成

主井皮帶監(jiān)控系統(tǒng)選用AB ControlLogix系列可編程序控制器及ControlLogix I/O系統(tǒng)，通過SST-PFB-CLX模塊與變頻器建立Profibus通訊，完成變頻器數(shù)據(jù)采集和控制功能。

(2)主井皮帶變頻器控制系統(tǒng)原理圖

主井皮帶變頻器控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 變頻器控制系統(tǒng)原理圖

主斜井皮帶機(jī)保護(hù)，選用ZBK-Ⅱ型皮帶保護(hù)系統(tǒng)，配有打滑、拉繩、跑偏、縱撕、堆煤等傳感器，并配有擴(kuò)音電話，實(shí)現(xiàn)予警與通話功能，該系統(tǒng)以RS-485通訊口與主井口PLC鏈接，完成ZBK-Ⅱ與工控網(wǎng)的通訊。

上原煤倉皮帶保護(hù)也設(shè)有拉繩、跑偏、縱撕、堆煤、速度等保護(hù)，因該皮帶較短，為節(jié)省投資各種傳感器均接入PLC輸入模塊，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的保護(hù)功能。

原煤上倉皮帶變頻系統(tǒng)選用ABB變頻器系統(tǒng)，通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，與設(shè)在井口配電室的PLC主控機(jī)進(jìn)行通訊，3.2大巷膠帶機(jī)變頻控制系統(tǒng)

大巷膠帶機(jī)變頻控制系統(tǒng)主要部件組成如下：

(1)745kW 水冷變頻器，包括12脈沖整流單元和各自獨(dú)立的逆變單元;

(2)兩臺500kW防爆驅(qū)動電機(jī)通過減速箱和高、低速聯(lián)軸節(jié)與主驅(qū)動滾筒相連;

(3)膠帶機(jī)變頻啟動柜內(nèi)安裝有膠帶機(jī)調(diào)速用的變頻器和PLC控制系統(tǒng);

(4)膠帶機(jī)變頻控制系統(tǒng)是通過一套水和空氣的交換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冷卻降溫。

大巷變頻控制系統(tǒng)的PLC采用Rockwell公司生產(chǎn)的SLC，通過DH+線與附件的中央變電所的ControlLogix系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享。

順槽膠帶機(jī)系統(tǒng)也通過標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議接入中央變電所的ControlLogix系統(tǒng)。

膠帶機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過Control Net工控網(wǎng)，完成在礦調(diào)度室對幾條皮帶的自動控制。3.3井下排水泵房及中央變電所三遙系統(tǒng)

由于井下中央水泵房與中央變電所是聯(lián)合建筑，其配電設(shè)備也是一個整體，因此按一套三遙系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。

為了實(shí)現(xiàn)三遙功能，在礦調(diào)度室對排水泵進(jìn)行遙控、遙測、遙信，由一套以ControlLogix PLC組成自控系統(tǒng)，外設(shè)負(fù)壓、壓力、液位等傳感器監(jiān)測水量參數(shù)，通過4-20mA模擬量信號接入PLC(1)高壓配電系統(tǒng)

所內(nèi)共有KYGC-Z型高壓柜29臺，其中，進(jìn)線兩回、PT兩回、聯(lián)絡(luò)一回、負(fù)荷24回。

為實(shí)現(xiàn)變電所三遙控制，在每臺高壓柜加裝一套FLEX遠(yuǎn)程I/O模塊，通過DeviceNet網(wǎng)與設(shè)在所內(nèi)的PLC聯(lián)網(wǎng)，經(jīng)ControlNet工控網(wǎng)與設(shè)在調(diào)度室主控機(jī)鏈接，實(shí)現(xiàn)在調(diào)度室對高壓柜的分合閘及檢測分合閘與儲能狀態(tài)；微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)通訊機(jī)Modbus口與PLC聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在調(diào)度室監(jiān)測各高壓柜電氣參數(shù)（如電壓、電流、有功功率、電度、cos φ等）及其狀態(tài)參數(shù)（如短路、過流、漏電、失壓等）。

(2)自動控制原理

·被控設(shè)備：3個高壓柜、3個低壓柜、1臺射流泵、6個電磁閥、3個排水泵、3個電動閥及水泵和電磁閥的就地按鈕。

·閉鎖關(guān)系：射流泵閉鎖排水泵（真空度達(dá)到后才能起排水泵），排水泵閉鎖電動閥（但是電動閥若有故障也得停泵），停止排水時要先關(guān)電動閥再關(guān)排水泵。

·工藝流程及控制邏輯。

(3)主流程

自動啟動水泵的流程：開啟電磁閥→開起射流泵→檢測真空度→真空度到位，關(guān)電磁閥，關(guān)射流泵同時開啟主排水泵→檢測正壓力→開電動閥

輔流程及停泵流程：關(guān)閉電動閥門→關(guān)閉水泵

·判斷水位→達(dá)到高水位起泵排水（起動過程同主流程）。

·遇到故障或要停止排水都要先關(guān)閥門再關(guān)泵（如果遇到閥門故障則直接停泵）。

·水泵操作先分為就地和程控（就地就是現(xiàn)場按鈕控制），程控又分Panelview和遠(yuǎn)控（Panelview是指plc上面的Panelview按鈕控制），遠(yuǎn)控為調(diào)度室上位操作。

·P.V操作和上位操作是一樣的。3.4 通風(fēng)機(jī)三遙系統(tǒng)

(1)被控設(shè)備

·兩臺對旋式通風(fēng)機(jī)；

·兩臺風(fēng)門絞車。

(2)礦井通風(fēng)機(jī)三遙系統(tǒng)要完成以下自動控制功能

·主扇正常狀態(tài)下的開、?？刂疲?/p>

·主扇定期輪換控制；

·礦井發(fā)生事故需返風(fēng)時的倒轉(zhuǎn)返風(fēng)控制；

·風(fēng)門絞車控制。

以上控制內(nèi)容均具有遙控與就地控制兩種方式。

(3)主扇監(jiān)控系統(tǒng)需檢測的參數(shù)

·主電機(jī)電器參數(shù)：電壓、電流、有功、電量、功率因數(shù)；

·主扇溫度參數(shù)：主電機(jī)定子及軸承溫度、通風(fēng)機(jī)軸溫；

·通風(fēng)機(jī)及風(fēng)門運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；

·通風(fēng)機(jī)的負(fù)壓、風(fēng)量及進(jìn)口風(fēng)速。

(4)主扇監(jiān)控系統(tǒng)與工控網(wǎng)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)在礦調(diào)度監(jiān)控

(5)礦井通風(fēng)機(jī)三遙系統(tǒng)配置

通風(fēng)機(jī)房共有15臺高壓柜，按照智能柜的要求加裝PM3000和FLEXI/O模塊。

為了實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)三遙，在礦調(diào)度室對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行遙控、遙測、遙信，由一套以ControlLogix PLC組成自控系統(tǒng)，外設(shè)整套負(fù)壓、風(fēng)量及進(jìn)口風(fēng)速監(jiān)測裝置，通過4-20mA模擬量信號接入PLC。

礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，設(shè)三套PLC控制主機(jī)，完成井下順槽、大巷膠帶機(jī)、主井膠帶機(jī)、上倉膠帶機(jī)、配倉刮板，電動閘板等自動控制，PLC選用統(tǒng)一ControlLogix機(jī)型，根據(jù)功能與自動控制要求，配有各種功能模塊。4 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用羅克韋爾自動化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

信息層(Ethernet/IP工業(yè)以太網(wǎng))、控制層(ControINet)和設(shè)備層(DeviceNet)。ControlNet是一種高速的自動化網(wǎng)絡(luò)，可以提供5Mbps的數(shù)據(jù)傳輸能力，實(shí)時性強(qiáng)，它也因其高度的確定性和可重復(fù)性聞名，適用于對控制要求高的復(fù)雜環(huán)境。它采用并行時間域多路存取(CTDMA)加隱性令牌技術(shù)來控制節(jié)點(diǎn)對總線的訪問，采用通用工業(yè)協(xié)議CIP保證它的上層協(xié)議通信。ControINet技術(shù)采取了一種新的生產(chǎn)者/客戶通信模式，不僅支持傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)通訊，而且允許同時向多個設(shè)備傳遞信息，從而提高了帶寬利用率。ControlNet使用同軸電纜時距離可達(dá)5km，節(jié)點(diǎn)數(shù)99個，兩個節(jié)點(diǎn)間距離最長達(dá)1000m，采用光纖和中繼器后通訊距離可達(dá)幾十公里。4.1洗煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)

洗煤廠自動化控制系統(tǒng)的任務(wù)是完成各生產(chǎn)設(shè)備的控制及閉鎖、洗選工藝自動調(diào)節(jié)以及信息上傳和共享，是礦井生產(chǎn)自動化和信息化的重要部分。柴溝洗煤廠自動化控制系統(tǒng)按照安全、實(shí)用、可靠、先進(jìn)、開放指導(dǎo)思想進(jìn)行設(shè)計，吸收以往洗煤廠成功的經(jīng)驗(yàn)，選用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來保證整個系統(tǒng)安全可靠正常地運(yùn)行。

洗煤廠參加集中控制的設(shè)備為：從原煤倉下給煤機(jī)開始至主廠房以及矸石倉、產(chǎn)品倉為止的全部生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)備。

柴溝洗煤廠設(shè)置兩個監(jiān)控分站，分別位于主廠房和產(chǎn)品倉低壓配電室，控制網(wǎng)絡(luò)主干采用光纖傳導(dǎo)模式，將各監(jiān)控點(diǎn)通過多鏈路連接為一個統(tǒng)一的控制網(wǎng)絡(luò)，并接入洗煤廠集控室，形成一套生產(chǎn)自動化系統(tǒng)。皮帶監(jiān)控系統(tǒng)用軟件編程實(shí)現(xiàn)第三方通訊就近接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。4.2系統(tǒng)主要功能

(1)控制方式分為兩種：有閉鎖的集中程序控制方式和無閉鎖的就地控制。其中集中程序控制方式用于正常生產(chǎn)，就地控制用于維修和調(diào)試運(yùn)行。

(2)按逆煤流分時序逐臺程序起車，按順煤流每臺卸料完畢程序停車。

(3)設(shè)置起車預(yù)告信號，警示現(xiàn)場工作人員以免發(fā)生事故。

(4)設(shè)置禁止起動信號，一旦有緊急情況發(fā)生，現(xiàn)場和控制室人員均可解除設(shè)備的起動。

(5)在設(shè)備起車和運(yùn)行過程中，如果某臺設(shè)備因故障停車造成某臺設(shè)備及其受閉鎖的設(shè)備停車時，在事故解除后，經(jīng)起車預(yù)告后，則由故障設(shè)備開始，按逆煤流方向依原程序繼續(xù)起車，如故障較大，可轉(zhuǎn)入停車或急停。

(6)在停車過程中，如遇到某臺設(shè)備故障，則該設(shè)備和受其閉鎖的設(shè)備立即停車，不受該閉鎖控制的設(shè)備則仍按程序停車。

(7)在任何控制方式中，機(jī)旁停車控制按鈕均可做到緊急停車。

(8)操作方式：通過人機(jī)對話的方式進(jìn)行操作，控制室的操作人員通過上位機(jī)的鍵盤或鼠標(biāo)來表達(dá)生產(chǎn)調(diào)度的意圖和命令，去指揮PLC來完成系統(tǒng)的選擇和操作。如起、停車命令等。

(9)屏幕顯示功能：利用上位機(jī)的顯示器模擬系統(tǒng)的工藝流程。顯示系統(tǒng)中每臺設(shè)備的工作狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)。通過對主要生產(chǎn)過程參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的在線檢測，以趨勢圖的方式顯示出來，使調(diào)度指揮人員隨時掌握現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)及系統(tǒng)各類相關(guān)參數(shù)的變化情況。

(10)故障報警及打印功能：應(yīng)用上位機(jī)組態(tài)軟件開發(fā)本系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控、管理及故障報警功能軟件。該報警軟件可顯示現(xiàn)場設(shè)備的各種保護(hù)、料位、液位、設(shè)備故障等狀態(tài)。并可即時的打印出報警報表。對各工藝參數(shù)可進(jìn)行制表、打印，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的生產(chǎn)管理。

(11)加壓過濾機(jī)自動控制應(yīng)用DH+網(wǎng)接入系統(tǒng)，其上位軟件使用Rsview32，便于遠(yuǎn)程維護(hù)及系統(tǒng)整合。

(12)絮凝系統(tǒng)通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)接入控制主機(jī)，實(shí)現(xiàn)絮凝劑制配添加功能。4.3柴溝洗煤廠PLC網(wǎng)絡(luò)配置圖

圖2為柴溝洗煤廠PLC網(wǎng)絡(luò)配置圖。

圖2 柴溝洗煤廠PLC網(wǎng)絡(luò)配置圖

4.4柴溝礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖3為柴溝礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖3 柴溝礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 結(jié)束語

在建設(shè)礦井方案討論中，我們討論過兩種方案：一種是現(xiàn)在實(shí)際實(shí)施的工業(yè)控制網(wǎng)ControlNet+以太網(wǎng)方案；另一種是全以太網(wǎng)方案。兩種方案比較各有優(yōu)缺點(diǎn)：第一種方案：多年沿用的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，可靠性和實(shí)時性得到保證，缺點(diǎn)在于專用性和較低的速率；第二種方案缺點(diǎn)在于（1）病毒容易侵入網(wǎng)絡(luò)，造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，可靠性不高；（2）添加中繼設(shè)備投資太高。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，可靠性的提高和價格的降低，第二種方案將成為今后的發(fā)展趨勢。

礦井的皮帶電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備是礦井及洗煤廠的關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)備的供電電壓從660V到10KV，耗電量達(dá)到企業(yè)電力消耗的1/3以上，一方面，這些設(shè)備在設(shè)計時，通常是留有一定余量；另一方面，由于工況的變化，泵類需要不同的流量，皮帶設(shè)備也會空轉(zhuǎn)運(yùn)行，或者少量貨載運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量也是變化的，通過變頻控制電機(jī)，可以節(jié)省大量的能源，改善設(shè)備性能，使他們更符合生產(chǎn)工藝。

成功的應(yīng)用羅克韋爾自動化的集成架構(gòu)及其三層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、羅克韋爾自動化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了柴溝煤礦綜合自動化系統(tǒng)，也是西安華光信息技術(shù)有限公司在神華集團(tuán)神東公司礦井自動化系統(tǒng)應(yīng)用后的又一個成功的應(yīng)用，一個個安全、高產(chǎn)、高效的自動化礦井也將推動我國煤炭行業(yè)更上一個臺階，必將堅定我們對先進(jìn)的羅克韋爾自動化產(chǎn)品的信任。

第二篇：綜合機(jī)械化和電氣自動化技術(shù)在煤礦開采上的應(yīng)用

論文題目：

綜合機(jī)械化和電氣自動化技術(shù)在煤礦開采上的應(yīng)用

山西沁和能源集團(tuán)南凹寺煤業(yè)有限公司

牛向燕

綜合機(jī)械化和電氣自動化技術(shù)在煤礦開采上的應(yīng)用在礦井的生產(chǎn)過程中，采煤工藝的先進(jìn)與否直接影響整個礦井的生產(chǎn)能力。因此，要盡量選用先進(jìn)的采煤工藝，從而到礦井的高產(chǎn)高效的目的。隨著我國工業(yè)控制自動化技術(shù)的發(fā)展，煤礦機(jī)電自動化在礦上的應(yīng)用日益增多。因?yàn)槊旱V是高危行業(yè)，提高機(jī)電設(shè)備自身的安全可靠程度和自動化程度，最大減少用人，是實(shí)現(xiàn)礦井長治久安的關(guān)鍵所在，因此煤礦機(jī)電的自動化有力推動了企業(yè)安全高效、又好又快發(fā)展。綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的應(yīng)用

目前世界上最先進(jìn)的采煤工藝是綜合機(jī)械化采煤，簡稱為“綜采”，綜采之所以先進(jìn)是因?yàn)槠?、裝、運(yùn)、支、處等五個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，減少了中間人力參與的環(huán)節(jié)，提高了勞動效率。

1.1 裝備特點(diǎn) 煤炭井下開采的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效集中化生產(chǎn)。而實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的前提是提高綜采工作面的單產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效，達(dá)到一礦一面或一礦二面的高度集中化生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)綜采工作面高產(chǎn)高效應(yīng)以提高綜采工作面的開采強(qiáng)度和采煤機(jī)的有效開機(jī)率為目標(biāo)，其技術(shù)途徑有提高綜采工作面配套設(shè)備的小時生產(chǎn)能力。增加工作面的出煤點(diǎn)。提高綜采設(shè)備及礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，減少工作面輔助工序的影響時間。實(shí)現(xiàn)綜采工作面的高產(chǎn)高效主要有單一長壁綜采工作面的高產(chǎn)高效和實(shí)現(xiàn)綜采放頂煤工作面的高產(chǎn)高效。

采用大能力的新型綜采裝備來實(shí)現(xiàn)長期綜采工作面高產(chǎn)高效，也是今后采煤機(jī)械化的發(fā)展方向，其裝備的主要特點(diǎn)是:設(shè)備能力大。大功率(>800kW)電牽引采煤機(jī)的小時生產(chǎn)能力在1000～1200t以上，運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的小時生產(chǎn)能力在500～2000t以上；自動化程度高，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化；為了適應(yīng)采煤機(jī)快速割煤的要求，采煤機(jī)具備自動調(diào)高等功能；液壓支架采用電液控制，能實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的自動控制；設(shè)備性能好、可靠性高。

1.2 綜合機(jī)械化采煤工藝 長壁綜采是巴蘭布礦近10年來利用中國綜采成套設(shè)備獲得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置僅有回風(fēng)平巷、運(yùn)輸平巷和開切眼，通風(fēng)系統(tǒng)完善良好。一般來說，加大綜采工作面的長度，增加采煤機(jī)割一刀的煤量，相應(yīng)地可減少工作面斜切進(jìn)刀及端頭作業(yè)等工序?qū)ιa(chǎn)的影響時間，因此能獲得較高的產(chǎn)量。確定綜采工作面的合理長度，一般以工作面日產(chǎn)量最高或噸煤成本最低為準(zhǔn)則，制約工作面長度的主要因素是工作面地質(zhì)條件和刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長度。增加工作面的推進(jìn)長度是減少工作面搬家次數(shù)最有效的方法。制約工作面走向長度增加的主要因素是回采巷道的掘進(jìn)和支護(hù)、可伸縮帶式輸送機(jī)的鋪設(shè)長度以及采場的地質(zhì)構(gòu)造。

短壁綜合機(jī)械化采煤工藝的應(yīng)用主要基于兩個條件:即回采巷道實(shí)現(xiàn)機(jī)械化快速掘進(jìn)和實(shí)現(xiàn)了綜采工作面上、下端頭的快速作業(yè)。這種采煤工藝使用于開采緩傾斜中厚及厚煤層的中小型

礦井，以及大型礦井回采塊段小、不適宜布置長壁綜采工作面開采的煤層。

短長壁綜采是在已掘巷道巷柱式開發(fā)區(qū)內(nèi)布置長壁工作面，并用綜采成套設(shè)備回采煤柱的新式采煤法。印度巴蘭布礦購置了中國綜采成套設(shè)備，在63L短長壁綜采工作面進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)期間，65d采出煤炭102415t，平均日產(chǎn)1300t，最高日產(chǎn)達(dá)2000t，工效和采出率均有大幅提高。實(shí)踐證明，短長壁綜采在印度有廣闊的推廣前景，對中國中小型煤礦由巷柱式開采改為長壁綜采也具有借鑒價值。

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綜采工作面放頂煤開采的生產(chǎn)過程是:工作面采煤機(jī)先截煤、移煤和推移輸送機(jī)等工序;進(jìn)行2～3刀后暫停截煤，依次分段打開支架上放煤窗口放頂煤，出現(xiàn)矸石時，立即關(guān)閉放煤窗口;直到工作面全長頂煤放完為止，即完成一次放煤的生產(chǎn)過程。頂煤放完后，綜采工作面便可繼續(xù)向前推進(jìn)。

隨著近幾年來煤礦綜合機(jī)械化程度的大幅度提高及超強(qiáng)度開采，原煤田中開采條件較好的煤層逐漸枯竭，可采儲量占總儲量較大比例的薄煤層開采被提到議事日程上來，薄煤層綜合機(jī)械化開采的課題同樣也擺在面前。在我國煤礦中，薄煤層的儲量占煤炭可采儲量比例較大，在已探明的礦區(qū)中，有84%的礦區(qū)有薄煤層，儲量約620億t，占總儲量的17.5%。由于在開采技術(shù)上

薄煤層屬于難采煤層，機(jī)械化水平一直比較低，在開采煤層中產(chǎn)量比例小。在薄煤層中，由于受煤層薄、人員活動空間小等限制，在采煤方法的選擇上是一個難題。傳統(tǒng)的采煤工藝通常采用工作面打眼放炮落煤方法，該種開采方法產(chǎn)量低、安全性差。要提高單產(chǎn)水平和工作面效率，實(shí)現(xiàn)礦井安全高效開采，必須采用綜合機(jī)械化開采。擴(kuò)大綜采的應(yīng)用范圍，提高綜采的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)高效，是煤炭工業(yè)科技發(fā)展的一項(xiàng)重要目標(biāo)，同時對煤礦的可持續(xù)性發(fā)展起到至關(guān)重要作用。電氣自動化在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

采煤機(jī)從中厚煤層起步，發(fā)展到薄煤層、大功率、大采高強(qiáng)力滾筒采煤機(jī)。從有鏈牽引、無鏈液壓牽引方式，逐漸發(fā)展到了電磁滑差無鏈電牽引和變頻調(diào)速無鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層，支架型式由占主導(dǎo)的掩護(hù)式，逐漸發(fā)展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放頂煤(單輸送機(jī))、兩柱掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架等多種架型。液壓支架電液控制系統(tǒng)在美國、澳大利亞、德國等煤炭生產(chǎn)發(fā)達(dá)國家得到了普遍的應(yīng)用，液壓支架電液控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)綜采工作面高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，是今后發(fā)展的必然方向充分發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采中的作用。目前從國內(nèi)煤礦的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件和效益出發(fā)，電液控制液壓支架主要用于年產(chǎn)400萬t以上的一次采全高長壁工作面，600萬t以上放頂煤工作面及薄煤層高效開采工作面。將在2年內(nèi)結(jié)合各礦特點(diǎn)嘗試第一套液壓支架的電液控制系統(tǒng)。

電氣自動化的應(yīng)用使采煤的過程更加人性化，綜采工作面裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控及專家診斷系統(tǒng)的可靠性是國產(chǎn)采煤機(jī)研究的主要內(nèi)容。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)綜采裝備液壓支架和采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，使采煤機(jī)根據(jù)煤層的變化實(shí)現(xiàn)自動割煤、煤層的軟硬自動調(diào)節(jié)采煤速度，檢驗(yàn)并完善動態(tài)監(jiān)測綜采支架液壓系統(tǒng)壓力和各受力點(diǎn)的狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)支架推移輸送機(jī)的拉移等。近期進(jìn)行項(xiàng)目的調(diào)研、選型工作，與科研單位合作在東龐礦實(shí)施，重點(diǎn)解決采煤機(jī)的工礦在線檢測、故障診斷及預(yù)報、顯示與傳輸系統(tǒng)、采煤機(jī)自動運(yùn)行控制系統(tǒng)等問題。使綜合機(jī)械化水平上一個新的臺階。結(jié)束語

建設(shè)高產(chǎn)高效礦井是煤炭企業(yè)生存和發(fā)展的必由之路，是增強(qiáng)煤炭企業(yè)整體競爭力和可持續(xù)發(fā)展的基本途徑。綜合機(jī)械化在煤礦開采中的應(yīng)用獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，同時實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效現(xiàn)代化煤礦。

第三篇：城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用

侯占利[1]

(1 城郊煤礦調(diào)度室 河南永城 476600 ；)1概述

城郊煤礦是永煤公司建成投產(chǎn)的第三對大型現(xiàn)代化礦井，礦井位于河南省永城市老城東側(cè)，交通便利，已經(jīng)安裝好了安全監(jiān)控系統(tǒng)、礦壓觀測系統(tǒng)、水文觀測系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)等，但每個系統(tǒng)都有相對獨(dú)立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，非常浪費(fèi)資源。綜合自動化系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)形成以后，所有系統(tǒng)可以就近接入工業(yè)環(huán)網(wǎng)，保證系統(tǒng)傳輸快速穩(wěn)定。城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)總體設(shè)計 2.1煤礦綜合自動化系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦綜合自動化系統(tǒng)利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)將企業(yè)管理、生產(chǎn)調(diào)度、安全監(jiān)控等信息進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)采集和信息集成，達(dá)到監(jiān)、管、控一體化，滿足企業(yè)不同管理層面的需求。煤礦綜合自動化系統(tǒng)的建成可實(shí)現(xiàn)全企業(yè)數(shù)據(jù)采集和信息集成，生產(chǎn)過程自動化、智能化，生產(chǎn)管理集約化，安全監(jiān)控數(shù)據(jù)化，遠(yuǎn)程可控化。煤礦綜合自動化系統(tǒng)是一個包括井下生產(chǎn)監(jiān)控，井上綜合信息管理于一體的大型控制系統(tǒng)，具體應(yīng)包括綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺、提升在線監(jiān)測系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測監(jiān)控、通風(fēng)在線監(jiān)測監(jiān)控、主泵房排水系統(tǒng)、井下供電自動化系統(tǒng)（部分）、井下主煤流系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、煤礦應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)（礦用IP廣播系統(tǒng)）、調(diào)度指揮系統(tǒng)改造、工業(yè)數(shù)字視頻系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。綜合自動化系統(tǒng)將各自動化子系統(tǒng)在異構(gòu)條件下進(jìn)行有效的集成與整合，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時評估，以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析。并通過對生產(chǎn)和安全中主要設(shè)備的監(jiān)測與控制，以達(dá)成全礦井生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和決策指揮的信息化管理，提高礦井預(yù)防和處理各種自然災(zāi)害和突發(fā)事故的能力。

2.2綜合自動化總體目標(biāo)

城郊煤礦在永煤集團(tuán)“裝備現(xiàn)代化、生產(chǎn)自動化、管理信息化”的建設(shè)思想指導(dǎo)下，提出依靠先進(jìn)的管理理念、采用多種信息管理與自動化技術(shù)，建立全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化、基于網(wǎng)絡(luò)綜合自動化的系統(tǒng)集成，以實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、安全生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮信息化。城郊煤礦綜合自動

化項(xiàng)目本著“統(tǒng)一設(shè)計、分步實(shí)施”的原則進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。系統(tǒng)總體傳輸網(wǎng)絡(luò)采用1000M工業(yè)以太網(wǎng)。

2.3設(shè)計原則

立足于高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)、高要求，依據(jù)“國內(nèi)先進(jìn)、實(shí)用可靠、科學(xué)經(jīng)濟(jì)”的原則，實(shí)現(xiàn)“煤礦裝備現(xiàn)代化、安全監(jiān)測數(shù)字化、輔助設(shè)施自動化、管理過程信息化”，把各礦井建設(shè)成為國內(nèi)一流的現(xiàn)代化、數(shù)字化礦山。

從裝備現(xiàn)代化、生產(chǎn)自動化、管理信息化入手，提高工作效率，逐步實(shí)現(xiàn)除掘進(jìn)工作面等少數(shù)子系統(tǒng)外實(shí)現(xiàn)無人值守操作的目標(biāo)，在調(diào)度中心遠(yuǎn)程完成生產(chǎn)過程監(jiān)控工作。

1、提高生產(chǎn)設(shè)備的自動化水平，滿足生產(chǎn)需要

2、實(shí)現(xiàn)無人化、少人化的礦井自動化生產(chǎn)

3、實(shí)現(xiàn)管理實(shí)時化與生產(chǎn)自動化的結(jié)合 3綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng) 3.1設(shè)計目標(biāo)

綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺主要是建設(shè)統(tǒng)一的監(jiān)測監(jiān)控綜合集成平臺，建設(shè)具有技術(shù)先進(jìn)、信息化程度較高、指揮靈活、處理能力強(qiáng)的安全生產(chǎn)自動化和調(diào)度指揮系統(tǒng)，將礦井的各監(jiān)控子系統(tǒng)集成、匯聚到綜合自動化控制網(wǎng)絡(luò)平臺，充分考慮子系統(tǒng)的接入與整合，節(jié)省投資、資源共享，提高系統(tǒng)功能，并可與礦信息管理網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無縫聯(lián)接，從而為信息化礦井建設(shè)奠定堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

系統(tǒng)建成后，使各自動化子系統(tǒng)數(shù)據(jù)在異構(gòu)條件下可進(jìn)行有效集成和有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析，集控中心人員或相關(guān)專業(yè)部門人員通過相應(yīng)的權(quán)限對安全和生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)設(shè)備實(shí)時監(jiān)測和進(jìn)行必要的控制，實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化，為礦井預(yù)防和處理各類突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供有效手段。

總之，系統(tǒng)運(yùn)行后，設(shè)備穩(wěn)定，傳輸可靠，系統(tǒng)安全，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，達(dá)到監(jiān)、管、控一體化及減員增效的目的，建成本質(zhì)安全型的數(shù)字化礦井。3.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

綜合工業(yè)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺的主要作用是為城郊煤礦建立運(yùn)行安全可靠、容量大、功能強(qiáng)、便于維護(hù)、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，要求能夠綜合傳輸城郊煤礦

各生產(chǎn)自動化子系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)、工業(yè)電視視頻圖像、數(shù)字語音、調(diào)度數(shù)據(jù)等信息，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：快速實(shí)時、穩(wěn)定可靠、高安全性、保證服務(wù)質(zhì)量、易于擴(kuò)展、智能化網(wǎng)絡(luò)管理。

網(wǎng)絡(luò)走向：

調(diào)度中心機(jī)房內(nèi)環(huán)網(wǎng)： 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉調(diào)度室機(jī)房-〉機(jī)電工位 井下北翼環(huán)網(wǎng)（雙網(wǎng)）：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉（井底變電所）北石門變電所-〉西風(fēng)井底變電所-〉西風(fēng)井底面-〉1西北石門變電所-〉16采區(qū)變電所-〉北1#變電所-〉北風(fēng)井地面-〉服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房

井下東翼環(huán)網(wǎng)（雙網(wǎng)）：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉井底變電所-〉東翼1#變電所-〉東南翼變電所-〉自動化綜采工作面-〉二水平東翼泵房變電所-〉東南翼泵房變電所-〉東風(fēng)井-〉中央變電所-〉南翼1#變電所-〉服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房

地面環(huán)網(wǎng)： 服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房-〉主辦公樓-〉主井絞車房-〉副井絞車房-〉壓風(fēng)房-〉矸石山-〉服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房

(地面環(huán)網(wǎng)改成單環(huán)網(wǎng)，不再分成２個環(huán)，交換機(jī)數(shù)量改成７個)相連：

主干光纜為2根 12 芯中心束管式礦用阻燃單模光纜，且下井路徑都為副井井筒 2根。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)：

機(jī)房采用西門子XR324工業(yè)以太網(wǎng)核心千兆交換機(jī)，井下采用X414-3E工業(yè)以太網(wǎng)千兆交換機(jī)，對所有交換機(jī)進(jìn)行VLAN劃分，劃分為5個VLAN，分別為自動化VLAN、視頻VLAN、無線通訊VLAN、安全監(jiān)控VLAN、礦壓（水文）VLAN，各系統(tǒng)接入相應(yīng)的端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。4 綜合自動化軟件平臺 4.1 軟件功能和指標(biāo)

整個系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

? 以具有雙機(jī)熱備的組態(tài)軟件為核心 ? 以O(shè)PC為主要通訊接口

? 以WEB網(wǎng)頁為信息發(fā)布的主要模式 4.2整套軟件將實(shí)現(xiàn)如下功能：

1、冗余功能

冗余包含兩個方面，服務(wù)器端和客戶端。對于服務(wù)器端，兩臺服務(wù)器處于熱備狀態(tài)，一臺工作，一臺備份；當(dāng)任何一臺服務(wù)器失敗的時候，另一臺服務(wù)器能自動快速的切入工作狀態(tài)。對于客戶端，當(dāng)其中一臺計算機(jī)出現(xiàn)故障時，可自動切換到另一臺計算機(jī)，以防止數(shù)據(jù)丟失或控制失控。

2、系統(tǒng)容量

系統(tǒng)輸入/輸出點(diǎn)位能夠滿足可采集100K個監(jiān)控點(diǎn)；巡檢周期符合行業(yè)規(guī)定。

3、實(shí)時運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測

能顯示各種實(shí)時數(shù)據(jù)；并實(shí)現(xiàn)當(dāng)被測參數(shù)超限、保護(hù)動作及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改變后發(fā)出語音、文字告警提示。各監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)時采集其生產(chǎn)工況參數(shù)并上傳至生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，生產(chǎn)調(diào)度指揮中心操作員終端可以通過友好的HMI（人機(jī)界面：工藝流程圖、趨勢圖和棒狀圖等方式）和報表的形式能實(shí)時監(jiān)控全礦生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并可召喚打印，以便于報表分析。5 結(jié)論

城郊煤礦綜合自動化系統(tǒng)使各自動化子系統(tǒng)數(shù)據(jù)在異構(gòu)條件下得到有效集成和有機(jī)整合，集控中心人員通過相應(yīng)的權(quán)限對安全和生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和必要的控制，實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制的集中自動化，為礦井預(yù)防和處理各類突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供有效手段，對礦山安全生產(chǎn)以及減人提效有著重要意義。

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1.侯占利（1975-）女，助理工程師，現(xiàn)工作于河南能源城郊煤礦

第四篇：王鵬-煤礦機(jī)電自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

煤礦機(jī)電自動化技術(shù)的應(yīng)用分析

王 鵬

河南能源鶴煤公司八礦 河南省鶴壁市 458000

摘要：現(xiàn)如今，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，我國已經(jīng)進(jìn)入信息發(fā)展的大時代，煤礦機(jī)電技術(shù)的發(fā)展也不可能離得開電子信息技術(shù)，雖然相比較于一些發(fā)達(dá)國家而言，我國在煤礦機(jī)電技術(shù)發(fā)展上有著一定的落后，可是，如果能夠有效的應(yīng)用自動化技術(shù)就能進(jìn)一步促進(jìn)我國煤礦機(jī)電技術(shù)的發(fā)展。為此，本文也就自動化在煤礦機(jī)電技術(shù)中的創(chuàng)新應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：自動化；煤礦機(jī)電技術(shù)；應(yīng)用 引言

通俗說，自動化技術(shù)就是通過機(jī)械設(shè)備的操作來完成各種任務(wù)，機(jī)械裝備通過各種傳感器、計算機(jī)、PLC可編程序、顯示器及其他相關(guān)技術(shù)等將信息傳輸與處理，達(dá)到想要完成的目標(biāo)。近年來，我國的煤礦機(jī)電自動化技術(shù)涉及的范圍較廣，包括電子信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自控機(jī)械技術(shù)等，是一門多技術(shù)交互相融的學(xué)科，是一門自動化技術(shù)水平較高的學(xué)科。自動化技術(shù)是結(jié)合了多種技術(shù)的綜合技術(shù)，將其應(yīng)用在煤礦機(jī)電中，還集成了煤礦機(jī)電的相關(guān)技術(shù)，隨著煤礦生產(chǎn)要求提高，機(jī)電設(shè)備的自動化控制質(zhì)量也得到了提升，應(yīng)用自動化技術(shù)的機(jī)電設(shè)備種類與數(shù)量也變多。將這種技術(shù)應(yīng)用在煤炭開采方面可大大提高煤礦安全生產(chǎn)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，不但提升了煤礦開采的效率，而且實(shí)現(xiàn)了煤礦安全生產(chǎn)的環(huán)保要求，提高了煤礦資源開采的質(zhì)量。

1機(jī)電自動化技術(shù)應(yīng)用的重要意義

機(jī)電自動化技術(shù)在煤炭設(shè)備中的應(yīng)用具有十分重要的意義。首先，機(jī)電自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠提高煤礦生產(chǎn)的安全性，煤礦生產(chǎn)的條件都是比較艱苦的，過去依靠人力操作的生產(chǎn)方式不僅勞動強(qiáng)度大，而且具有極高的危險性，稍有不慎就會引發(fā)安全生產(chǎn)事故，威脅到礦工的人身安全。另外，一些傳統(tǒng)設(shè)備老化、安全系數(shù)比較低，設(shè)備運(yùn)行存在較大的安全隱患。機(jī)電自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這個問題，提高煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。其次，機(jī)電自動化技術(shù)在煤炭設(shè)備中的應(yīng)用極大提高了煤炭的開采效率，機(jī)電自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效減少人力操作的采掘偏差，能夠提高單位時間內(nèi)煤炭的生產(chǎn)量，機(jī)電自動化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了煤礦開采人力資源的優(yōu)化配置，不僅能夠提高煤炭開采的效率，而且還能夠改善煤炭開采的質(zhì)量。最后，機(jī)電自動化技術(shù)在煤礦設(shè)備中的應(yīng)用提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，機(jī)電設(shè)備自動化技術(shù)的應(yīng)用減少了煤礦開采的人工成本，高效率、高質(zhì)量的開采促使煤礦企業(yè)獲得比以往更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2自動化在煤礦機(jī)電技術(shù)中的創(chuàng)新應(yīng)用 2.1井下傳送帶的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)過程中煤礦傳送屬于十分重要的環(huán)節(jié)，所以說，煤礦傳送系統(tǒng)也就顯得尤為重要，能夠在很大程度上促進(jìn)煤礦生產(chǎn)的安全高效運(yùn)行?？墒牵旱V傳送本身就存在運(yùn)輸距離較長、運(yùn)送環(huán)境復(fù)雜等問題，所以在實(shí)際運(yùn)送過程中也就會存在較多的問題，這個時候也就需要借助于一些先進(jìn)的手段來確保傳送帶的安全、可靠性。而自動化在煤礦機(jī)電當(dāng)中的應(yīng)用則體現(xiàn)在井下傳送帶這一方面，在煤礦機(jī)電技術(shù)當(dāng)中應(yīng)用了自動化技術(shù)之后，啟動煤礦傳送系統(tǒng)之前也就需要經(jīng)過聲光報警，這個時候集中控制室的管理人員也就會借助于相應(yīng)的通訊裝置來讓現(xiàn)場人員盡快離開傳送危險區(qū)域，之后再起車行駛的時候可以先進(jìn)行電磁除鐵器、傳送帶、振動篩、上倉制動器以及上倉傳送帶來實(shí)現(xiàn)，而停車的時候則需要借助于上倉傳送帶、上倉制動器、振動篩、傳送帶以及電磁除鐵器等順煤流順序來進(jìn)行。此外，在整個運(yùn)輸過程中，不管是系統(tǒng)當(dāng)中的任何一個部分出現(xiàn)故障都能借助于集中控制中心操作臺來對其進(jìn)行相應(yīng)的處理，而且下位機(jī)還會將監(jiān)測到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息實(shí)時的傳送到工作人員手上，這樣一旦出現(xiàn)問題就能及時對其進(jìn)行處理。

2.2自動化技術(shù)在煤礦采煤機(jī)中的應(yīng)用

在煤礦開采過程中，由于各種層次結(jié)構(gòu)的煤礦地理、環(huán)境、條件各不一樣，大部分是極其惡劣且復(fù)雜的，因此，安全事故時有發(fā)生，最原始的人工操作在這種環(huán)境條件下作業(yè)顯得不太現(xiàn)實(shí)，不僅生產(chǎn)效率低，安全隱患更是無處不在。所以，煤礦企業(yè)要想安全、高效、高產(chǎn)的長期穩(wěn)定進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，引進(jìn)現(xiàn)代化的采掘設(shè)備、實(shí)現(xiàn)綜合自動化開采成為首要選擇。電牽引采煤機(jī)是煤礦采掘設(shè)備中自動化技術(shù)應(yīng)用最常見的設(shè)備之一，也是煤礦安全開采的核心設(shè)備。將自動化技術(shù)

應(yīng)用在電牽引采煤機(jī)中，不僅提高了傳統(tǒng)液壓牽引采煤機(jī)的整體安全生產(chǎn)的各種性能，還能使設(shè)備整體的牽引力大大增強(qiáng)。當(dāng)采煤機(jī)要前進(jìn)時，可提供足夠的牽引力使其不斷產(chǎn)煤；當(dāng)采煤機(jī)下滑時立即發(fā)電制動，防止下滑，防止安全事故的發(fā)生。另外，在牽引電動機(jī)的軸端安裝一個防止機(jī)器下滑的停機(jī)制動器，這樣，哪怕在40°到50°的大傾角，甚至更大角度的煤層作業(yè)時，采煤機(jī)都能正常作業(yè)，不會出現(xiàn)下滑的情況，非常安全、可靠，不但節(jié)省了其他防滑設(shè)備的支出，而且很大程度上提高了開采效率，使煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)“高效、高產(chǎn)、環(huán)?！钡拿篮们熬啊?/p>

2.3煤礦監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備中的自動化技術(shù)

煤礦生產(chǎn)主要在惡劣的地下礦井環(huán)境中，所使用的設(shè)備有很多，地質(zhì)難以保持穩(wěn)定，所以煤炭生產(chǎn)全過程危險性特別高，相關(guān)負(fù)責(zé)人需要對礦井內(nèi)部的人員安全進(jìn)行負(fù)責(zé)，需要對設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時了解，還需要對煤炭環(huán)境的變化進(jìn)行及時感知，這就需要在礦井內(nèi)部安裝監(jiān)控系統(tǒng)，隨時掌控礦井煤炭生產(chǎn)的全部動向。監(jiān)控系統(tǒng)中也要應(yīng)用自動化技術(shù)，可以使地面人員通過計算機(jī)設(shè)備直接了解地下生產(chǎn)狀況，該系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)異常后，還會和相關(guān)人員直接建立聯(lián)系，進(jìn)行通訊，相關(guān)人員可以立即對狀況進(jìn)行處理。另外監(jiān)控系統(tǒng)的自動化技術(shù)會使地下的相關(guān)事項(xiàng)得到準(zhǔn)確定位，如此在出現(xiàn)故障問題后，監(jiān)控系統(tǒng)會直接對故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。如此煤礦開采的安全系數(shù)會提高。

2.4提升設(shè)備中的機(jī)電自動化技術(shù)應(yīng)用

提升設(shè)備是煤礦生產(chǎn)中用于提升煤炭、矸石，下放材料以及升降相關(guān)人員和設(shè)備等。礦井提升設(shè)備應(yīng)用最為頻繁，并且呈現(xiàn)出高速運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，因此對提升設(shè)備的運(yùn)行效能和設(shè)備安全性效能的要求都很好。目前，礦井提升設(shè)備是實(shí)現(xiàn)自動化水平最高的設(shè)備，在確保提升設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用。在煤礦生產(chǎn)過程中，全數(shù)字化提升設(shè)備是最先進(jìn)的自動化提升設(shè)備，全數(shù)字化提升設(shè)備使用電控系統(tǒng)，利用PLC可編程控制器對提升設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)控，在全數(shù)字提升設(shè)備中還設(shè)置了調(diào)節(jié)控制器、主控控制器、行程監(jiān)控控制器和設(shè)備制動控制器等，通過總線通訊的方式將這些控制器有機(jī)的結(jié)合起來，確保提升設(shè)備的應(yīng)用效能。另外，通過視頻監(jiān)控和通訊記錄的畫面能夠?yàn)樘嵘O(shè)備檢修和故障診斷提供可靠的數(shù)據(jù)支持，這在提高提升設(shè)備維護(hù)性能方面

和維護(hù)工作量減少方面也能夠提供有效的支持。

結(jié)語

本文通過對煤礦機(jī)電設(shè)備自動化技術(shù)應(yīng)用的簡要分析，使我們得知，隨著科技的快速發(fā)展以及自動化技術(shù)水平的不斷完善和提高，自動化技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)電設(shè)備中已然成為煤礦生產(chǎn)企業(yè)高產(chǎn)、高效開采及保證井下人員生命財產(chǎn)安全的基礎(chǔ)。煤礦機(jī)電設(shè)備的自動化程度已然成為一個煤礦企業(yè)是否具有現(xiàn)代化生產(chǎn)水平的標(biāo)志，其地位也將會隨著時代的發(fā)展而不斷提高。

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