矿山企业的自动化建设的探索

2019-08-20宁振明徐永坤秦四龙

中国金属通报 2019年6期

宁振明，徐永坤，秦四龙

（河钢矿业机电检修分公司，河北唐山 063700）

当前社会已进入信息技术时代，计算机、信息技术已成熟的运用到很多产业当中，目前我国的产业划分为三种，分别是工业、农业和服务业，而最为成熟的领域就是服务行业了。矿业企业存在作业环境恶劣、装备条件不完善、技术水平薄弱等问题，因而正确的运用自动化，就能将工作人员从繁重的工作中解放出来，提高工作效率，降低工作成本，减轻作业风险，从而留住和吸纳更多的专业人才，创造更多的经济价值。

1 自动化技术及其作用

自动化技术应用于矿业生产就是指在没有人为的情况下，在已拟定好的程序下自动的进行选矿、开采、无人值守的工作流程。目前信息化产业发展迅速，我国矿山基本以井下开采为主，这就使我国相比较于国外的露天开采成本高、难度大、风险多，因此能规避以上情况的出现，就急需产业的自动化的推进，目前我国矿产业已采用国际先进的工艺水平，在世界上已名列前茅，逐步已实现新产业设备替代旧的产业设备[1]。

目前世界称为“数字地球”，而矿山产业也要向此方向发展成为“数字矿山”，这也是未来整体矿山企业发展的趋势。信息化、数字化是实现自动化的基础，而自动化的实现也对提高生产安全性、节约成本、提高效率起到至关重要的作用。

特别是近几年随着信息、网络和自动化的快速发展，工业信息化也进入了智能集成阶段，运用较少的人以至于没有人的干预下来完成预计的工作是现在以及未来生产生活发展一直致力研究和追求的目标。

2 选矿

选矿工艺一般分为破碎、磨矿、选别、尾矿输送作业四个部分，通过以上四个工艺最终将矿产分为精矿和尾矿两个部分。

（1）破碎的设备在矿山是最重要的设备之一，为了提高破碎设备的高效性能，很多厂商将自动化的配置不断改善，即在破碎设备上安装了电脑监控设备，随时监控设备的稳定性和安全性并实现可自动调整破碎的大小和给矿量的多少。目前在大型的矿业企业都有应用，实现了工作人员在集中控制室中实现对设备的调控，通过网络传输和全程采集实现检测、监测、调整一体化，改善工作环境，提高工作效率，节约工作成本同时也向未来无人控制的“无人破碎机”时代迈进。

（2）磨矿是选矿的重要环节，目前我国应用的技术主要是在磨球机运行过程中通过在线监测矿浆的浓度、补给水量、自动分级以及调整皮带运送的数量等采集数据从而调整设备的工作状态。磨矿机采用自动化技术后，通过大量参数的采集，信息的跟踪以及数据的分析，及时发现问题，对磨球机及时的进行调整从而保证了工作运行的稳定，指标的最佳化。

（3）选别，传统的选别方式主要以经验为主，他的特点就是易造成滞后和浪费，往往是在出现跑冒滴漏现象时才能凭借操作工的经验进行，此时造成的损失已无法纠正。现在在选别环节中加入了自动化技术就有效的避免了这种现象的出现。

（4）尾矿输送的自动化控制，在尾矿环节可在浓缩池中加入自动化设备，对液位和浓度安装相应的监测仪器，及时进行控制调整，根据设备提供的数据，自动输出调整的指令减少了人工调整的不及时以及带来的淤堵现象，提高效率降低工作的强度。

3 皮带运输中的自动化应用

什么是PLC技术呢？在此简单的概括一下就是在系统程序的控制下，通过运行程序，按照既定的要求进行判断处理，执行用户编制的程序来完成任务。

我国目前采矿技术大部分是井下采矿，因此就要运用到提升设备皮带运输，他是矿山井上与井下工作衔接的唯一通道，其自动化技术的合理应用是矿山企业提高工作效率、保障安全生产的关键。我国皮带运输机是由变频、电机、减速器等组成，PLC在井下作业的皮带运输的工作原理是：矿山企业整个皮带运输中都要按照PLC设定的程序进行，运行的信号通过辅助点返回给PLC，如若发生故障就显示在操作台上，通过速度的设定、行程的监控、故障的显示、闸的控制、信号监控等工艺的设定，可以在起车前对沿线的皮带进行监控，如果正常就可以正常起车，反之该设施会采取返功率平衡保护做出相应的应对措施。

PLC技术的应用对于矿业企业而言因其具有抗干扰、可靠性强的特点，使其能适应较差的工作环境，PLC具有很强大的处理功能，可根据现场的需要及时改变程序作出相应的调整，即可单机又可联机甚至做到远程控制。新设备的使用过程中为避免故障的发生,PLC可自动的控制皮带的添加，保证皮带在井下工作时能良好的运行。目前PLC对运输的控制主要是自动和手动两种方式，在井下如果发生故障控制装置会立即叫停，并将故障情况反馈给控制中心，待故障排除后再重新运转。皮带的自动化控制系统通过这种实时监测、故障排除、保护功能的一体应用，减少了不必要的低负荷运转，延长了皮带的使用寿命，降低了损耗，保证了生产的安全性减少了事故发生，保障了井下工作人员工作的安全性进而也提高的工作的效率。

4 排水、充填

目前矿井的排水工作也是由计算机自动控制的，计算机通过监测来控制水仓水位的高低和水泵的开停运行，目前井下排水自动化系统分为三种模式：全自动、半自动和手动，全自动就是通过数据传输根据水泵监测参数的异常情况进行分析处理，叫停水泵、停止送电完全实现无人操作的自动化的管理模式。井下排水系统实际上也是应用了PLC系统，在设计整个监控系统中利用STEP7平台来完成程序的编制。

采矿业发展的趋势是无废采矿，即采矿所产生的废料废渣进行回填，避免造成生态污染和资源的浪费，矿业企业的充填自动化实现了不同废料，采用不同的工艺，从混料、搅拌到输送都借助DCS系统自动的实现自动混料、合理配比、搅拌均匀、自动输送，减轻了工人的劳动强度，提高了工作的效率同时也创造了良好的工作环境。充填的集控中心也是采用了PLC系统，有效的监控了充填的主要环节，对全程的混料配比，搅拌，沿线输送的速度温度，以及投料时的顺畅都起到实时监控，出现问题监控程序及时的报停，将这些数据转换成可视性的监控界面，由集控中心的工作人员及时的调控疏导，降低了损耗，减少了现场的施工人员，提高了生产效率。

5 数据汇总

矿业企业的自动化系统是数据汇总的基础，这也是未来矿业企业发展的大趋势。矿业企业因其工作任务的不同就决定了矿业自动化系统的复杂性和繁杂化，比如以选矿厂为例每种大中型设备都有其独立的控制系统加之不同品牌、型号、通讯信号控制器，而分散广泛的流量、压力、电能等测量仪表的品牌、型号、通讯信号的连接接口也存在很多差异，这些即独立又关联的设备就需要数据的共享才能实现矿业企业的发展的最大化。

矿业企业中这些独立的自动化系统每时每刻都会产生大量的数据，这些数据既是独立的因其设备的品牌、型号、通讯的接口不同，数据之间又是有着关联性的。

数据采集由于矿业数据的多样化，就需要采用具有各种主流兼容性的通讯协议，达到能够与大部分PLC系统、仪表系统等通讯，开发没有的驱动系统也能做到快速、低廉。