电气自动化技术在机械设备中的应用

摘 要：自动化技术作为科技进步、生产发展的结晶，对机械设备具有重要作用。自改革开放以来，随着机械控制技术的快速发展，我国电气自动化技术得到了良好的应用，尤其是在煤矿生产中，具有不可置疑的作用，它让煤矿生产的高效高产、稳定安全得到了保障。文章结合我国电气自动化技术，对电气自动化发展现状以及在机械设备中的应用进行了简要的探究和阐述。

关键词：电气自动化；技术；机械设备；应用

我国作为能源生产大国，煤炭生产对工业发展、国家进步具有重要作用。由于煤矿工作环境恶劣，一旦机械设施不足，自动化水平就会遭到影响。随着现代化技术越来越发达，电气化、机械化对生产的要求越来越高。从目前的发展进程来看，机械设备自动化技术已经向智能化、精度化方向发展，自动化技术也逐步向功能多元化、集成化方向发展。计算机、现代控制、通信技术以及传感技术作为当代自动化技术的中流砥柱，现代网络已经与自动化技术紧密生成。因此，在实际工作中，煤矿企业必须认识到工作环境以及井下作业的安危，充分利用电气自动化优势；在规避风险的同时，不断提高相关设施的可靠程度，减少人力劳动，提高煤矿生产效率。

1 电气自动化发展现状

1.1 电气自动化和煤矿单位的本安管理

煤矿作为特殊行业，在安全运行过程中，从员工到安全设施，最后再到员工，始终是一个循环反复的过程，其中员工是最核心的要素。《矿产资源法》、《中华人民共和国煤炭法》、《安全生产法》中关于安全管理最核心的本质是保障员工安全，同时这也是安全生产的前提。煤矿作为高危行业，安全生产直接影响经济效益，因此，在实际工作与管理中，必须将安全管理上升到本质工作中。在传统的煤矿安全管理中，应用最多的是行政方案，通过综合治理与集中整治等方式，通常只能在事后对事故进行处理；对于煤矿安全，只能达到治标的作用，而不能治本。

从电气自动化发展情况来看，煤矿本质安全仍然属于风险控制；如果将危险源作为辨识的基础，对不安全行为及时进行管理和控制，就能及时切断因果链，把事后处理转变为事前处理，这样从管理对象到目标就能形成一套有效的因果链。在煤矿单位安全管理中，自动化过程越强，安全事故在因果链中的比例就越小。因此，在实际工作中，必须强化管理体系，不断提升管理能力。

1.2 电气自动化技术发展水平

随着网络技术的快速发展，煤矿自动化程度得到了很大的改善。电气自动化是在工业控制的基础上，通过理论控制、仪表仪器、计算机网络技术以及其他技术，对工业生产进行优化、检测、调度、控制与管理，从而不断提高生产效率，保障生产量和安全的综合性设施。在这过程中，电气自动化主要由自动化软件、硬件以及系统三个板块构成。在自动化系统中，虽然它本身不能构建利益，但是在增强生产效率的过程中，能够有效提高企业生产效益，减小企业目标和生产效率之间的矛盾，同时这也是现代技术创造的优点。

为了让编程接口越来越标准，计算机信息技术在结合技术中展示了重要的作用。当前，市场上的产品与厂家已经高达几百家，不同的产品都具有不同的表达形式和编程语言，缺乏统一的形式。在应用IEC61131后，不仅能让产品接口统一化，还能让产品被更多的应用和接受。与此同时，IEC61131还明确了语法和语义，在减小编程时间的同时，保障管理程序，增强代码应用率；已经作为国际化标准，被广泛运用在电气自动化中。

在计算机网络普遍应用的同时，PC与网络技术在企业、商业管理方面得到了良好的应用。在机械设备自动化技术中，由于它具有良好的灵活性，所以正在被更多的用户使用。在这过程中，Windows NT、WindowsCE等微软技术根据简单、方便、易于维护和集成等优点，逐渐成为工业使用的统一平台、语言与规范。

在Profibus、FF、Interbus等现场总线与分布式控制中，现场总线通过一连串的自动化系统以及智能设施生成通讯总线。在这过程中，分布式控制就是将I/O设备、现场模块以及PLC总线有机的联系起来，进而将输出、输入设备转变成执行器与检测器。而现场总线则是讲中央控制室的监控、监视软件以及PLC中的CPU与工业计算机，通过串行电缆、断路器、马达、智能仪器、变频器进行连接，这样就能将大容量的信息集中到中央控制器上。

在IT技术与电气自动化中，用户需求直接影响电气自动化发展，同时它也推动了IT与自动化的贯通；在电子商务普及的同时，直接加剧了商务信息的融合。在此期间，信息技术直接影响电气自动化，一方面是管理层，它可以渗透到工业，企业管理通过网络存储、提取，对生产过程及时进行监控，这样就能第一时间掌握生产信息；另一方面，它能拓展到自动化设施、机械以及结构中。当信息技術穿透到执行器、传感器、仪表与控制器中后，多媒体和网络技术就会拥有良好的应用前景。

在薪酬和人力资源管理中，通过自动化系统能够进行党组织、档案、人员部门与劳动合同等信息管理，从而不断提高工作效益，确保信息资料以及档案的准确性。

2 电气自动化技术在机械设备中的应用

2.1 采掘机械电气自动化

为了保障生产效率与安全，近年来国内外机械采掘都逐步向电牵引发展，在较多的电机驱动的同时，增加装机容量，让电机以横向布置的形式呈现。根据不完全数据显示：采煤机的装机功率已经超过1000kw，部分已经高达1500kw，牵引电机的功率为120kw，速度为不大于30m/min。由于交流牵引具有良好的应用效率和可靠性，在维护方便、抗污能力好等优势下，受到很多企业重视。

在这过程中，控制技术以计算机作为核心技术，由多种故障诊断以及工况监测构成，同时这也是高效率、大功率设施的优势。在输送机方面，目前电气自动化正向着重承载、多样化等方向发展，并且很多企业已经应用双速电机；在副、主电机液压平衡的前提下，应用计算机对工作状况进行监控。而液压支架，则是以电液控制与大流量系统为核心，一般移架速度都会达到6到8秒每架。在高可靠性、大功率的机电一体化技术中，让生产更加集中，进而让单产转变成高效高产。

从我国目前的机械设备采掘应用状况来看，调整牵引方式仍然是液压，而电牵引相对较晚，国产的采煤机只有MG3344-PWD等。在薄煤层机械设施投入运营后，主要电控从国外引进，也由部分采煤机在国内生产。目前，连接能力小、过煤量小，没有工况监测的支架仍然在国内机械单位与研究生研究；通过卫星计算机与PLC对掘进机进行监控还处在发展阶段，和发达国家还存在很大差距。

运输提升机械电气自动化自十一届三中全会召开以来，我国煤矿产量得到了很大的提升，很多大众煤矿，在井下作业时应用胶带进行运输，从而让胶带运输与监控得到了很大的发展。在系统替代综合保护的环境下，PLC与网络开始普遍应用，矿井安全监控与生产实现连接，从而达到地面监控的目的。另外，也有部分煤矿开始应用直流数字调整体系，并且拥有明显的效果。但是我们也应该看到，胶带自动化也由部分保护不能过关。

随着新型电子设施被广泛应用，高效率、高斩波率的斩波器进入运营状态，以PLC和微机为重心的设备进入运营。随着变频技术与变频同步技术的快速发展，发达国家在电控提升机方面开始以PLC为重心；通过PLC在提高安全监视、工艺控制、行程控制等方面，逐渐让产品得到统一，这样也让整个微机得到监控，所有安全设备使用双线型回路，让监控回路得到保障。在以微机为重点的故障诊断中，不仅能良好的诊断出装置，还能增强自动化进程。在我国，提升机多以交流提升机为主，转子串调速为主要的调速形式；60%的直流提升机是F-D型拖动，也由部分矿井使用继电器进行控制。在改革以来，我国开始引进SCR-D数字型控制直升机，而国产的一般以虚拟居多；在微机与PLC投入使用后，以计算机为根本的提升机得到了很大的发展。

2.2 煤矿自动化监控系统与管理模块

在设备管理模块中，前期管理主要负责静态信息，在分类处理后，将其保存到数据库中，方便设备购置和等级，从而更好的了解工作状态。在设备租赁管理模块中，矿方必须先支付退租或者租赁申请，并且根据对应的名称与型号进行填写；在申请备案后，再由负责进行审查。在部门验收、检查中，也只有检验合格后才能进入下一步，办理手续或者交接。在设备使用管理中，它作为主要的模块，在矿井生产中必须遵守相关秩序以及要求，根据养护方案进行维护。

在设备管理模块中，主要包含事后维护与计划维护两个方面。在这过程中，计划维护需要提交对应的维修方案以及缺陷故障等，从而制定更好的维修方式，保障维护工作。

在矿产安全中，为了确保监控系统，在生产与研究煤矿监控时，已经推出了AVI、TF200、K195、K190等。使用最多的是DCS体系，当前很多大型煤矿已经设置了监控系统或者监测仪。虽然能基本上满足煤矿安全，但是由于寿命短、缺乏稳定性、种类少、维护量大，对监控工作可靠性造成了很大的影响。因此，在实际工作中，必须不断推动电气自动化技术开发，从根本上保障生产安全。

从电气自动化采煤工艺来看，采煤已经从中煤、厚煤向薄煤发展，有链牵引到无链牵引。目前，我国受生产和经济条件影响，液压支架系统只用于400万吨的煤矿施工。

3 结束语

电气自动化技术作为机械设备的重要部分，对煤矿生产具有重要作用。在工业化生产快速发展的今天，为了推动生产效益，必须不断加强科研力度，进行电气自动化技术创新，然后才能更好的应用到机械设备中，实现煤矿企业的经济效益与社会效益，推动现代化煤矿生产。

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作者简介：高虹，女，副教授，1988年毕业于西安科技大学工业电气自动化专业，毕业以来长期从事电气工程及其自动化专业的教学和研究工作。