自动化控制在小青矿提升机中的应用

2021-03-06

当代化工研究 2021年2期

（铁法煤业（集团）有限责任公司辽宁机电运维服务分公司辽宁 112700）

引言

近年来随着小青矿的快速发展，小青矿提升机系统中通过不断的改造处理，将传统的控制体系不断转化为自动化控制体系，提升了日常工作的效率，并且保证了工作的稳定性和技术的改革。本文的研究就将重点放在自动化控制趋势在小青矿提升机的发展与应用角度。

1.小青矿提升机的发展现状

矿产资源的开发过程中需要借助提升机设备，对于矿产资源以及工作人员进行运输。由此提升机对小青矿工作运行具有重要的价值。同时提升机对小青矿开采作业的安全性和工作人员实际工作的安全性起到决定性的影响。当前我国部分地区小青矿开采过程中，提升机的控制系统较为落后，部分机械化使用还需要通过人为手动来进行，这在一定程度上阻碍了我国矿产资源的发展，也削弱了开发的效率。因此当前我国部分地区的小青矿工作场地，为了更好的提升工作效率，在实际工作过程中会融入自动化技术来增加矿产开展的数额。目前，我国已经研制了一批完全自主知识产权的自动化控制小青矿提升机，能够有效控制矿产资源开发过程中的成本控制。还可以完全依据速度轨迹，实现稳定运营开采和停车，保证实际运营的安全性。小青矿提升机自动化系统结构，主要是由主回路系统、全数字调节和操作台等系统做到矿产资源稳定的开发。从目前来看本人所参与的小青矿从2020年5月已经完成了自动化的改造，并且形成了自动化控制的提升机每年的产量约260万吨，主井深583.5米。该设备采用的是JKM3.25*4摩擦式提升机，通过西门子1500PLC分析计算处理执行进行控制绞车的全自动化。

2.小青矿主提升机自动化控制系统的分析

一般来说小青矿矿产提升的任务由主井提升机承担，因此主提升机的可靠性、安全性和实用性，需要得到充分的保障。本次研究主要是结合当前小青矿2020年完成的自动化改造所采用的JKM3.25*4摩擦式提升机为研究对象，分析该提升机的自动控制系统设备启动、停车、爬行等不同状态下的控制体系。

(1)主回路系统

小青矿的主提升机自动化系统主要是利用了两台1000kW交流电机正向反向提升作为提升动力，借助一定的电枢回路提供电力供应。通过平衡电抗器或并联由整流输入来实现电输的电力供应。借助此方法能够有效促进电网本身所受到扰动的影响降低，还可以降低谐波分量，引进高压电双线路5号和13号将高压电通过干式变压器变电，供给高压变频器实现交直交的转变以便控制主电机提升，促使实际的自动化设备运行过程中的效率得以提升。

(2)全数字调节部分

自动化设施在实际运用过程中凭借自身的需求来进行控制系统的设置，具体的控制是借助全数字调速系统。通过高效处理器来承担运输和磁回路的调节。可以结合多种网络通信功能和参数进行优化设置。除此之外，该系统的电网电压波动范围不会±10%。该数字调节部分还具有调节控制功能和完整的故障监测以及震动功能，能够对设备中存在的损坏或部分故障问题进行显示和诊断。包括实际自动化设备运营过程中出现的故障，还会提供报警功能，借助数字量对于自动化生产进行控制，来保证整个作业位置的精准定位和生产过程的安全有序。具体的系统包括了功能控制键的输入报警、故障信号键的输入、PLC控制输入和磁场电源控制输入。具体的结构框架图如图1所示。

图1 全数字调节控制系统框架结构图

可以借助信号处理器传输到各个终端和显示，面中对于整个速度进行调速和调节，借助参数化的模块控制，稳定控制速度和转距，精准的调节提高了调速的稳定性和速率。该调速系统中可以针对一定范围内的电压进行波动，同时可以通过通讯器采取成熟的R282和RS489等方式完成通讯应用。

(3)通讯数据处理模块设计

小青矿提升机自动控制系统运用过程中包含了通讯数据处理系统，这是PLC控制系统中的一部分。小青矿通过西门子1500PLC分析计算处理执行进行控制绞车的全自动化，借助相应的编程软件的地图图形进行程序的编写。在数据编写之后，按照一定的上机和实际的运行规律发出电信号的数值，通过内部的识别判断和数值的周期性运营来保证系统的稳定运行。在实际运行过程中借助通讯进行连接，尤其是当前5G技术的运用，更加速了通讯处理模块的数据处理速度，可以通过信号的调节，能够有效对于实际运用进行控制，具体的数据处理模块如下所示。

图2 PLC通讯数据处理模块的控制程序图

(4)操作台与监视器

实际的生产过程中小青矿自动化系统运营过程中，具体的操作还包括左右操作台和指示操作台三个部分。

从主操作台来说主要负责高压送电按钮、磁场按钮和扭动控制开关的按钮；右侧操作台包括主令操作和控制开关以及信号联络按钮；指示操作台就包括相对数据的参数，包括指示器、监视器和相应的信号灯故障显示器。小青矿提升机控制过程中操作台和监视器的运用是对于实际操作位置的精准控制，能够结合指定的位置和工程运行的需求进行精度控制，能够借助PLC设备的性能，将误差保持在两厘米范围内。同时PLC控制体系可以借助对于矿山的搜集和运行传感器起到自动控制作用，能够对于停车地点进行迅速感应，并且对于工作流程进行实时监控。借助PLC系统可以对于所接收到的信息实施精准处理，在完成处理过程中手动化的设施和自动化的运用相联系。借助指示牌的监控器人机对话，依据具体的主回路和低压配电回路，对提升系统以及装卸系统运用的实施情况进行监测。保证实际工作运行过程中的安全性，同时当操作人员掌握了相应的提升机运行技术之后，更能够有效保证小青矿开采的安全性。另外，当实际与运行工作中出现了故障的时候，也会由工作人员借助监视器进行实时的监视和检修，以便能够促进生产效率的提升和实际工作的安全性。

除此之外，PLC技术运用过程中，能够结合实施监测系统，保证稳定性能运行，根据现场经验人员评定，对提升机进行更加精准的操控。了解设备的故障率和使用设备的比例，在一定程度上减轻消耗量，初步估计借助自动化的监控系统和故障维修系统，能够给企业实际的开展和系统运营过程中节省维修费和电费近百万。

(5)信号调节反馈模块设计

PLC技术应用过程中可以有效借助自动化设备，对于小青矿提升机中机器的影响因素的核心数据进行统计分析。由于小青矿本身开采过程中周边的环境较为恶劣，中间存在的各类元素或是地下岩层的各种元素对于实际自动控制系统会造成一定的干扰。借助合理的调节系统和防治外部的干扰系统能够有效做到信息的反馈。在自动化的界面中，通过信号采集模块和参数设计以及报警处理系统设计，提升整个提升机机械设备运用过程中的效率，并且通过编辑能够实施展示提升机的应用效果。

3.未来发展趋势

小青矿提升机设备在经过多年的发展之后，通过自动化系统运用能够进一步提升提升机的容量，提高卸载效率和载用效率。并且结合具体的装载量进行定量，同时能够有效改革其负载的设置，调控速度，达到工艺标准的精准化和运行速度的稳定性。借助全数字系统的控制，可以利用微机计算速度和大数据技术，整合集成电路和软件组成系统、储存器的储存容量和软设备组合，有效做到对于平滑速度和电气传动效率进行控制。提升机实际运用过程中只需要结合PLC控制，对于提升机进行系统输入，借助数字化运用只需要写入相应程序即可完成，具有易维护、可靠性高和安全性高等优势。