半连续开采9000t/h生产线智能化控制系统的研究

马兵 薛春兰

摘 要：本文结合露天矿开采间断工艺、连续工艺、半连续工艺系统，分析了不同的开采工艺的优缺点，针对半连续开采工艺的控制设备：挖掘机、自移式破碎站、带式输送机、排土机、卸料车、等提出了采用上位人机界面+PLC现场总线+整流回馈频传组成三级控制系统实现移动式破碎站、带式输送机、排土机的智能化控制，通过遥感和GPS定位技术实现自动对中功能，为防止带式输送机跑偏、打滑、撕裂采用了硬连锁控制保证系统运行安全可靠，排土机主要与卸料车配合工作，用来将破碎后的物料有序的排放到废土厂，PLC实现对各机构变频电机转矩与速度的精确控制。

关键词：半连续开采;智能化控制;破碎站;带式输送机;排土机

随着信息技术在矿山生产过程中的应用，矿山系统开始向智能化、自动化、系统化发展。

一、国内外发展现状及趋势

为了推动大型露天矿装备制造业转型升级、加快我国装备制造的创新发展和产业化，实现节能高效、绿色环保、智能化开采的的需要，我公司自主研发了半连续开采9000t/h生产线设备，该设备已成功应用于露天矿山用户，降低了用户生产成本，结束了我国大型矿用设备长期依赖进口的局面，满足了露天矿山用户对该设备大型化、智能化的需求，为我国能源建设和矿产品开发提供了装备保证。国内的排岩机设备制造商主要是大连重工，其生產的排岩机均为规格较小的排岩机。

国外的主要的半连续开采工艺系统设备制造商为德国的KRUPP公司、德国曼-塔史拉夫公司、瑞典的SANDVIK、英国MMD等国际知名企业。蒂森克虏伯公司生产的自移式破碎站系统（9000t/h自移式破碎站+一体式连接桥+电缆-漏斗车）具有很高的智能化水平，代表了当前已投产的大型露天矿半连续剥离成套装备的最高水平。

二、半连续开采主要工艺及与其它开采工艺的比较

露天矿开采的经济效果在很大程度上取决于所采取的开采工艺系统。常用的露天开采工艺系统有：单斗挖掘机-汽车工艺系统（间断工艺系统）;轮斗挖掘机-带式输送机工艺系统（连续工艺）;单斗挖掘机-（汽车）破碎站-带式输送机工艺系统（半连续工艺系统）。

间断工艺系统中挖掘机具有设备价格低、性能可靠、适应性强、作业成本低等特点。可适用于各种不同硬度和粒度的工作条件。但汽车运输自重能耗高、油料和轮胎消耗量大、维修费用高、单位运输成本高，适用于较短距离的运输作业。

连续工艺系统中斗轮挖掘机-带式输送机工艺系统中斗轮挖掘机价格昂贵，要求的作业条件苛刻，但由于其挖掘的物料块度适中，可直接配合带式输送机作业，适用于表土和松软物料的采掘。特别是在长距离运输情况下优势更加明显。

半连续开采工艺吸取了连续开采工艺和间断开采工艺各自的优点，可实现矿岩运输的连续作业，扩大生产规模和降低生产成本，目前主要有两种形式：1）单斗挖掘机-自移式破碎站-带式输送机-排土机2）单斗挖掘机-卡车-半移动破碎站-带式输送机-排土机。

三、半连续开采主要系统破碎站、带式输送机、排土机的智能化控制

大型露天矿用自移式破碎站半连续开采系统主要以下设备：挖掘机、卡车、半移式破碎站、带式输送机、排土机、卸料车。

1）9000t/h自移式破碎站智能化控制系统

移动式破碎站系统主要由自移式破碎站、一体式连接桥、电缆漏-斗车及控制系统等组成，其作用是将挖掘机卸载的物料破碎至带式输送机可以运输的粒度，并将破碎后的物料转载至带式输送机至排土场排弃。

移动式破碎站智能控制系统主要由“工控机+PLC+变频器”组成三级控制系统。

工控机用于实现设备运行监测、自诊断、故障报警与提示，PLC将完成逻辑控制与数据处理功能，是整机电气系统的核心，同时设有通过遥感和GPS技术定位实现自动对中功能。

破碎站控制系统图如图3.1所示：

2）带式输送机智能化控制系统

带式输送机主要由驱动头站、输送机中间架和尾站等组成，其主要功能是：先与上一个工序转载机配合作业，接受转来的物料;接着与下一个工序的另外一条地面输送机配合作业，将物料又转载给下一条地面输送机。

带式输送机控制系统主要由“工控机+PLC+高压变频器”组成。

3）排土机智能化控制系统

排土系统由排土机和卸料车组成，通过和带式输送机配合作业，完成物料的排弃。

排土机智能控制系统采用“工控机+PLC+变频器”组成的三级控制系统;采用了排土机、卸料车、电缆卷筒自动同步协同运行，排料臂自动俯仰，排土机自动短距离行走，远程控制排土机俯仰、回转、短距离行走等最新控制技术。排土机控制系统图如图3.2所示：

四、结论：

大型露天矿半连续开采工艺的广泛应用和推广，可实现矿山开采智能化、生产自动化、管理信息化、工作面数字化、操作少人化，对于提高大型露天矿山生产装备的智能化水平，从而实现节能高效、绿色环保、安全生产具有重要意义。

参考文献：

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[4]SIEMENS编《工业通讯及现场设备》西门子（中国）有限公司自动化驱动集团出版