煤矿机电运输系统中自动化技术的应用

李春 吴卫国

（枣庄矿业（集团）有限责任公司田陈煤矿，枣庄 277523）

目前，我国煤矿事业处于全新发展阶段，为确保煤矿机电运输系统良好运行，需引入先进的自动化技术。煤矿行业已逐渐加大对自动化技术的关注力度，使得煤矿行业逐渐向自动化、智能化方向发展。通过高效利用自动化技术，有效提高了煤矿生产水平。煤矿机电运输系统在煤矿生产运输中占据重要地位，相关人员需深入探究自动化技术的具体应用，促进自动化技术与煤矿机电运输系统深入融合[1]。

1 煤矿机电运输系统的构成

煤矿机电运输系统是煤矿生产中运输各种物品的系统，具有高效性、安全性、环保性及经济性的特点。运输系统是煤矿生产中不可或缺的设备，可提高煤矿开采效率，确保煤矿正常生产。煤矿机电运输系统主要由提升设备、运输设备及控制系统构成，具体如表1 所示。

表1 煤矿机电运输系统构成

2 自动化技术在煤矿机电运输系统中的应用

2.1 运输系统中自动化技术的应用

在煤矿生产中，需要借助运输设备将井下原煤输送至地面指定位置。在此环节中，煤矿运输设备发挥着重要作用，若其出现问题，会影响整个煤矿的生产进度，还会对煤矿经济效益产生影响。要想确保煤矿运输系统始终处于良好运行状态，就要积极应用自动化技术，采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）调控煤矿运输设备。借助总线通信的方式来控制设备制动器，并将其与PLC 结合，实时监测煤矿运输设备。在系统运行过程中，通过传感器实时收集设备运行数据，同时向系统数据库传输数据。获得煤矿运输设备运行数据后，系统数据库对比、分析原有数据与当前数据，通过数据差异来掌握煤矿运输设备的运行状态。当发现异常情况时，系统能发出调节指令，确保运输设备稳定运行。若设备出现故障，则管理人员能通过PLC 及时获得故障数据，从而开展故障处理工作。这样可以最大限度避免设备停工问题，不仅能实现煤炭的高效、稳定运输，还能有效预防设备故障导致的安全隐患，更好地发挥运输设备的作用[2]。

2.2 提升机系统中自动化技术的应用

在煤矿机电运输系统中，提升机系统尤为重要，主要借助PLC 技术实现电气制动，在控制监控系统、操作台、变频器等设备的协同配合下，开展运输工作，工作示意图如图1 所示。过去，提升机系统主要通过转子回路电阻进行调速，但这种方式会影响速度控制的准确性，无法在准确位置停车。这是因为接线较为复杂会增加系统维护成本，影响系统可靠运行，再加上受到接触器频繁开合的影响，易出现故障问题，经济性较差。为有效解决这些问题，将自动化技术引入提升机系统，进行系统改造。保留系统的工作机构及制动、液压及推动系统等，在此基础上重点改造提升机系统的电气控制部分，优化系统控制结构，同时配备传感单元，使提升机系统具有运行监测功能，提高运行效率。具体优化措施如下。

图1 提升机系统工作示意图

第一，优化系统控制结构。将PLC 技术引入提升机系统，由PLC 采集相关数据信息，并进行数据全面分析，通过上位机进行调速控制工作，确保提升机按照设定速度稳定运行，进一步提高提升机系统的控制精度，使其拥有更高的调速性能。通过双PLC 冗余控制结构，即主控机与监控机，来控制提升机系统。其中，主控机控制系统输入/输出（Input/Output，I/O），监控机则采集系统运行参数。该控制结构可以实时通信，若主控PLC 发生故障，则由监控PLC 控制系统，确保系统正常运行。

第二，优化变频调速装置。借助高压变频器来控制提升机电机各项参数，达到无级调速的目的。高压变频器为交-直-交结构，高压输出前需对其进行整流逆变。整流逆变可通过逆变器与整流器加以实现，这样能进一步提高工作效率，而且能有效减少损耗，控制提升机电机各项参数。高性能变频器还能采集参数，具有较高的安全性能，可达到自动控制的效果。此外，高性能变频器与PLC 电控系统协同作用，能够获得更好的控制与监测效果。高压变频器结构如图2 所示。

图2 高压变频器结构

第三，优化上位机监控功能。在提升机自动化改造过程中，借助WinCC 组态软件优化上位机监控系统。这样不仅可以获得更加简洁的可视界面，而且能远程控制提升机，全面监测运行环节的数据信息。上位机获得相关信息后，监测提升机的运行状态，确保其稳定运行[3]。

2.3 皮带传送带中自动化技术的应用

煤炭运输系统中的皮带传送带是煤炭开采挖掘的重要设备，因此需借助自动化技术来确保其高效运行。在皮带传送带上应用自动化技术应关注以下内容。

2.3.1 控制运输流程

应用自动化技术，增设传感器和保护开关，便于及时处理皮带传送带的异常运行情况。发现异常数据后，可借助故障识别技术来直接定位故障位置，深入分析故障成因，同时保护开关能够防止故障问题扩大。传感器可实现数据的实时反馈，控制器获取数据后，能够全面分析，并结合最终分析结果来下达各种指令，关闭设备。完成故障处理后，再次发出启动指令，使设备正常运行，实现安全生产。

2.3.2 实施远程操控

借助自动化技术，实现皮带传送带系统的远程操控。这一目标的实现，应以各项准备工作科学开展为重要前提。工作人员应全面检查系统设备情况，判断其是否存在异常情况，及时找出存在的问题并进行处理。检查工作完成后，系统操作人员应注重高效沟通，进行信息共享。

在自动化技术的支持下，皮带传送带系统具有多种运行模式。第一，全运行模式。在这种模式下，皮带传送带系统主要通过共同启动的方式来启动主站与分站，达到统一运作的效果。第二，分运行模式。这种模式表示在系统主站运行环节未实施统一化运作，无法控制分站，各分站独立运行。第三，应急运行模式。该模式主要应对紧急情况，当出现突发故障时，可通过主机对分站机加以控制，达到自动化操控的效果，提高皮带传送带系统的运转效率[4]。

2.3.3 维护操作控制

要想实现煤矿生产作业的高效开展，应科学使用生产设备。为使其良好运行，应做好定期养护工作。结合设备具体情况，科学制定维护计划，以此达到设备高效运行的目的，促进煤矿生产的高质量实施。在皮带传送带上应用自动化技术的过程中，为更好地提高维护水平，应将关注点放在设备及系统网络的维护上。在实际检修环节，可选择开机检修或停机检修的方式，具体应结合皮带传送带系统的运行情况来选择。这样才能高效开展维修工作，实现故障问题的快速处理。此外，可借助人工监测手段科学进行维修工作，根据皮带传送带系统的具体需求做出科学调整，消除隐患，进而确保其处于正常运行状态。

3 煤矿机电运输系统中自动化技术的应用效果

在煤矿机电运输系统中应用自动化技术主要取得了如下成效。

首先，运输过程更加安全、稳定。通过自动化技术的应用，可借助智能化计算方法，防止煤矿机电设备运输环节出现无法处理的情况，达到自动化运行的效果，避免煤矿机电设备在运行环节受到人为因素的不良影响，出现故障问题。同时，工作人员能够远程操控设备，避免其出现故障，使煤矿开采、运输更加安全。在自动化技术的支持下，系统更加智能化。在实际操作环节，当系统存在异常情况时，故障检测功能能够快速检测故障问题，及时排除故障，降低操作风险。

其次，减少成本支出。应用自动化技术，一方面能避免运输设备频繁出现故障问题，另一方面能减少维修资源消耗，最终实现对设备维修成本的有效控制。此外，在自动化技术的支持下，可进一步提高运输效率，避免运输环节耗费过多能量，从而减少运输成本支出。

最后，提升产能及工作效能。应用自动化技术能够促进煤矿机电运输系统发挥作用，不仅可大幅增加煤矿产量，还能获得更高的工作效能。借助自动化技术，能够实时监控电力设备，当出现问题时，可及时发现并处理问题，最大限度避免因设备故障等原因引起产量降低，促进煤矿产量稳步提升。自动化技术的运用，还可以精确管理煤矿机电设备，持续提升其工作效能[5]。

4 结语

得益于自动化技术的广泛应用，煤矿生产已经逐渐向智能化、自动化的方向发展，煤矿机电运输也更加安全、稳定、高效。应用自动化技术实现了煤矿机电运输系统、提升机及皮带传送带的自动化，有效提高了煤矿机电运输系统的运行水平。相关工作人员需积极探究自动化技术的应用要点，以更好地发挥出自动化技术的优势，提升其应用成效，促进我国煤矿行业健康稳定发展。