矿山输送系统自动控制的实现路径

汪国祥

（云南黄金矿业集团股份有限公司(香格里拉市云矿红牛矿业有限公司)，云南 香格里拉 674400）

1 硬件系统的组成

1.1 堆料机

堆料机的作用是将矿石统一堆存到堆场上，方便由取料机进行取料作业。堆料机的自动控制流程为：系统接收到正常停车信号反馈，然后启动悬臂上的卸料皮带机，此时液压系统工作提供主要的动力，堆料皮带机工作，完成堆料。为了方便设备管理人员动态的掌握堆料机的运行工况，在堆料机的操作台上提供多个指示灯和1个报警器。当堆料机有电源故障、液压系统故障时，相应的指示灯亮起，并且报警器发出蜂鸣报警。堆料机提供了自动控制和手动控制两种方式，当自动控制系统出现问题后，可以采用手动辅助控制。堆料机启停控制流程如下图1所示。

图1 堆料机启停控制流程

1.2 取料机

取料机与堆料机协调作业能够大幅度提高矿山输送工作效率，取料机的控制系统中，主要的组成设备包括调车电机、行走电机、控制单元和传感器等。传感器能够自动感应取料机前端抓手与矿料的距离，然后将信号反馈给控制单元，自动完成取料工作。然后电机运行，将矿料移动到输送带上，完成矿料运输。取料机的启停由自动控制系统进行闭环控制，并且可以通过操作台人工设定取料速度。

2 软件系统的组成

2.1 触摸屏程序

作为输送机上主要的人机交互界面，触摸屏模块的功能设计和操作体验至关重要。触摸屏除了能够动态显示输送机当前的运行状态外，还提供了多功能的查询和控制指令。例如，设备管理人员可以根据矿山作业需求，通过触摸屏人工进行系统参数调整、设备工作状态查看等。如果生产任务较重，可以通过触摸屏操作增加输送机的运行速度，提高工作效率。触摸屏程序还具有自动记忆功能，包括设备运行参数和报警记录等。以报警记录为例，如果输送机超负荷运行，并且持续一定时间后，自动控制系统会进行报警。在蜂鸣器响起时，报警信号会存储在数据库中，设备管理人员可以通过触摸屏，随时调取报警信息，查明报警原因，然后进行针对性的问题处理。

2.2 PLC控制程序

系统采用STEP7编程软件，系统的程序分为独立的堆料机和取料机2个部分，2个部分采用的程序结构基本相同，以堆料机为例，程序共有1个主程序、5个子程序和1个中断程序。主程序完成程序的初始化、子程序的调用、系统输出；5个子程序分别完成堆料机的中央自动控制、堆料机的机上自动控制、堆料机的手动控制、堆料机的机旁维修、系统的报警；中断程序完成油泵的加热功能。另外不停机报警有皮带打滑、皮带一级跑偏、皮带料流检测、液压油位低。

3 自动控制系统的组成

3.1 中央自动控制

转入中央自动控制状态后，机上、中控室均可进行自动控制。当按下启动按钮或中控室发出启动信号后，堆料机及取料机所有的电器设备按程序启动进入正常作业。采用自动方式时，触摸屏显示输煤工艺流程，选择输煤流程后，PLC控机上发出“启动”命令来启动该流程。在需要停止该流程时，操作人员在上位工控机上发出“停止”命令，PLC系统按正常顺序停止，并自动复位，等待下一次操作。

3.2 机上人工控制

当输送机控制系统出现故障后，设备管理人员可以通过机上人工控制系统开展故障分析和排查工作。该控制系统中包括了急停按钮、复位开关、控制台等设备。如果是在输送系统正常运行时发生故障，需要立即按下急停按钮，以保证现场作业人员和输送设备的安全。然后通过机器自带的PLC控制元件，分析控制程序、查明故障问题。在经过修理后，重新复位、上电，启动输送机观察问题是否得到解决。

3.3 人工检修控制

由于矿山工作环境恶劣，加上输送机长时间高负荷运转，出现硬件磨损或是系统故障也是在所难免的。人工检修控制系统则为设备管理人员定期开展系统检修、维护提供了便利条件。设备管理人员只需要通过设备操作界面，以及上面的一些功能按钮，就可以随时了解输送机不同功能的运行情况，例如当前的输送速度、运行时间等。另外，人工控制系统还可以根据矿山工作要求，对输送机的工作效率进行调整，以便于实现设备最优化利用。

4 应用效果分析

某矿业公司于2015年引进长距离胶带机自动控制输送系统，在2016年1月～2016年6月份之间，输送量稳定在350万吨/日～380万吨/日，期间除了更换一次传送带外，并未发生其他系统性故障，整体稳定性良好。此外，结合近几年的使用情况看，该自动控制输送系统还具有以下优势：其一，输送效率高。该矿业公司以往所用的输送设备，输送速度最快可达2.5m/s，工作效率维持在400t/h左右。而使用新型自动控制输送系统后，将输送速度提升至4m/s，工作效率也提升了一倍左右，最高可以达到900t/h。其二，该输送系统增加了可控启动传输装置（CST），可以最大程度上减小瞬间负载冲击给动力系统带来的负面影响，对提高输送系统运行稳定性以及延长输送机使用寿命也有积极作用。

5 结语

工业设备的自动化和智能化控制是提高运行效率和保障生产安全的基础。在矿山开采中，使用自动控制输送系统，一方面可以切实提高输送机的运输速度，增加输送量，给矿业公司增加了经济效益，另一方面相比于以往的输送设备，由于自动控制系统的存在，能够实现系统运行工况检测、故障自动报警和自动排除，在保证输送机运行安全方面也发挥了积极作用。从应用实践来看，矿山自动控制输送系统具有推广应用价值。