矿井提升机系统的智能化发展研究

摘  要：本文针对我国金矿开采单位对提升机系统的使用狀况进行总结，提出一种基于Profibus现场总线、工业以太网的矿井提升机集中智能化控制系统设计工作方案，阐述了矿井提升机系统内部各个工作环节的设计要点，以此提高金矿开采工作质量和效率。

关键词：金矿;矿井提升机;智能化

中图分类号：TD633    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）08-0000-00

0 引言

近年来，随着我国社会经济整体发展速度的不断加快，我国金矿开采行业有了更高的发展目标。在金矿开采工作过程中，提升机是金矿开采过程中非常重要的设备之一，矿井提升机设备运行质量的高低，直接影响到整个金矿开采工作的效率和安全性。随着我国金矿开采规模的不断扩张，我国各大金矿开采工作单位在矿井提升机的使用数量方面正在不断增加，同时金矿的开采工作任务量也在不断加重。在矿井提升机的使用过程中，要求矿山开采单位需要同时对多台提升机系统进行集中化控制和实时性管理，以此来保证矿井提升机可以实现远程集中化操控。

1 矿井提升机系统设计要点

1.1 现场控制层网络设计

在矿井提升机系统的智能化控制过程中，系统内部网络层作为Profibus总线网络，可以使现场提升设备建立起自身独有的Profibus总线系统网络，该系统支持Profibus- DP通信工作协议。现场控制层主要指的是整个提升机系统的工作核心，在整个控制系统内部起到良好的承上启下作用，以PLC网络为基础充分保证PLC系统，在工作过程中可以实现数据信息的快速交换，并且通过调试工作之后，可以充分实现各PLC系统内部的数据，可以在PLC网络内部实现信息的快速共享。主控PLC系统通过数据信息共享，可以保证PLC系统对整个矿井的计算机工作状态进行实时性监控，以此可以完成整个控制层的网络构建，保证矿井提升机的安全稳定和运行[1]。

1.2 管理层网络设计

（1）管理层系统设计主要是基于Industrial Ethernet网络系统为基础，在工作过程中主要的功能表现在使用SCADA系统，基于Ethernet Network和工作现场PLC系统之间实现相互通信，以此可以实时性获取PLC网络系统内部的各项共享数据，充分实现对现场各个受控设备工作状态的集中运行和调整。（2）集中管控控制系统主要是基于WinCC和SQLServer技术平台。在实际工作过程中主要工作内容包含了对矿井提升机系统的实施性工作状态进行控制，并且对工作过程中的相关参数进行显示以及信息存档。在工业控制计算机的运行过程中，需要基于网络通信协议工作模式对工作过程中的重要信息参数如工作速度、电流电压以及油压大小等信息进行适时性收集和处理，通过对深度指示器以及限位开关的工作状态进行及时判断。在主井装卸设备工作过程中需要对设备的工作动态状况进行实时监控，并且将监控得到的参数信息在线进行显示，对主机系统和电控设备工作状态进行有效监测，并且在矿井提升机的工作过程中，需要对整个提升工作过程进行全面控制，将所收集到的数据信息按照较系统的标准来进行存档[2]。（3）矿井提升机系统在实际工作过程中，可以通过使用可视化编程技术，有效模拟矿井提升机。在提升运行过程中，将其中的重要运行工作参数显示在醒目的位置上，让工作人员可以更加直观的了解矿井提升机的工作状态，有效保证矿井提升机系统运行的安全性和稳定性。同时还需要绘制出详细的工艺参数发展趋势图，准确提供矿井提升机的工作速率以及系统内部油压大小等重要参数，方便工作人员进行进一步观察和控制。

2 矿井提升机系统的智能化应用

2.1 矿井提升机系统的无人化运行

（1）矿井提升机系统在工作过程中，需要通过提升机运行工作指令，对各项功能加以执行，同时可以实现对整个系统运行的逻辑控制以及系统保护等多项功能。在系统运行过程中，包含了系统运行环境控制和系统就绪工作状态控制，要保证矿井升级系统运行过程中的稳定性，同时在发出停车指令信号过程中，要保证信号发出和接收的准确性和实时性，要保证整个系统安全回路工作的稳定性。（2）矿井提升机系统信号需要对装卸、操车以及信号控制等各个工作单元的工作状态进行准确判断和分析，以此来有效保证整个矿井提升机系统的运行稳定性和可靠性。矿井提升机信号系统单元，包含了信号控制系统和信号通讯稳定系统。现阶段，在我国金矿开采行业当中，很多副井提升机在这一工作方面有所欠缺，同时由于自身矿井提升机的结构可靠性不足，在信号控制系统以及相关安全防护设施设置不完善，造成了矿井提升机系统的工作性能受到一定限制，尤其是针对矿井提升系统，在实现无人控制运行工作状态下，对整个系统的运行效率和安全性造成了较大影响[3]。（3）矿井提升机制动系统是无人化运行工作的重要安全保障。在该部分系统的工作过程中，要求自动系统自身的安全性和稳定性得到充分保证，与此同时在主控系统和制动系统的工作过程中，需要保证信息通讯和逻辑连锁保护工作达到更高的安全性和可靠性。

2.2 少人化运维工作

无人化运行是智能矿井提升机设备工作的基本体现，而少人化运维工作就是从整个运营工作层面上，体现出矿井提升机系统更高智能的操控层面，从具体的设计和实践工作应用角度出发，该设备的智能终端主要包含以下几方面内容：

（1）单体自动化在国内金矿开采工作过程中应用效果各不相同，同时自动化子系统的发展层次也高低不齐，很多进口设备在整体自动化程度上相对较高，而国产设备尽管也具有相应的自动化效果，但是在相关的安全设计里面，元器件的质量以及系统工作稳定性等方面，相比于国外发达国家所生产的设备仍然存在一定的差距。因此，在实际的生产和工作过程中，包含矿井提升机在内很多子系统在整体运行自动化程度上需要进一步提升。（2）自动诊断工作需要经过一个长期的发展过程来解决，在单体自动化工作基础之上，系统自动监测能力和故障自动诊断能力是实现单体设为智能化控制工作的重要方式。其中以ABB矿井提升机控制系统为例，通过硬件和软件的有效结合使用，实现矿井提升机系统的自我诊断工作。（3）该矿井提升机系统在工作过程中，首先需要一款名叫跳闸记录器的软件。该软件主要针对的是矿井提升机而开发的一款针对性使用软件，该软件安装在OPC服务器的上位系统中。该系统可以有效记录矿井提升机在运行工作过程中的关键数据，比如矿井提升机的工作位置、工作速度、工作电流量以及制动压力等。在工作过程中最大的工作特点是保证从跳闸之前到两秒时间开始记录，一直到整个提升机安全停车，有效记录整个过程当中的数据信息，为后期工作人员排查系统产生的故障问题打下了良好的基础，同时还可以为其提供出更加详细的故障信息情况，帮助工作人员快速找到故障问题产生的原因。

3 结语

总之，通过智能化控制方法，可以有效降低工作人员的工作强度，降低不必要的人力资源投入，全面提高金矿开采工作的整体质量和安全性，全面提高矿井提升机系统的运行稳定性。

参考文献

[1] 盛超.矿业企业矿井提升机电控系统设计方案的研究[J].中国设备工程，2019（6）：185-186.

[2] 王鹏.恒源煤矿主井提升机无人值守智能监控系统的研究和应用[J].能源技术与管理，2018（2）：133-135.

[3] 刘毅红，敬华兵.冗余PLC控制变频调速系统在矿井提升机中的应用[J].控制与信息技术，2018（1）：38-41+51.

收稿日期：2020-07-03

作者简介：万颖涛（1980—），男，山东莱州人，本科，工程师，研究方向：供配电、自动化等。