礦山企業(yè)的自動(dòng)化建設(shè)的探索

寧振明，徐永坤，秦四龍

（河鋼礦業(yè)機(jī)電檢修分公司，河北 唐山 063700）

當(dāng)前社會(huì)已進(jìn)入信息技術(shù)時(shí)代，計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)已成熟的運(yùn)用到很多產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，目前我國的產(chǎn)業(yè)劃分為三種，分別是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)，而最為成熟的領(lǐng)域就是服務(wù)行業(yè)了。礦業(yè)企業(yè)存在作業(yè)環(huán)境惡劣、裝備條件不完善、技術(shù)水平薄弱等問題，因而正確的運(yùn)用自動(dòng)化，就能將工作人員從繁重的工作中解放出來，提高工作效率，降低工作成本，減輕作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，從而留住和吸納更多的專業(yè)人才，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 自動(dòng)化技術(shù)及其作用

自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于礦業(yè)生產(chǎn)就是指在沒有人為的情況下，在已擬定好的程序下自動(dòng)的進(jìn)行選礦、開采、無人值守的工作流程。目前信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，我國礦山基本以井下開采為主，這就使我國相比較于國外的露天開采成本高、難度大、風(fēng)險(xiǎn)多，因此能規(guī)避以上情況的出現(xiàn)，就急需產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化的推進(jìn)，目前我國礦產(chǎn)業(yè)已采用國際先進(jìn)的工藝水平，在世界上已名列前茅，逐步已實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)業(yè)設(shè)備替代舊的產(chǎn)業(yè)設(shè)備[1]。

目前世界稱為“數(shù)字地球”，而礦山產(chǎn)業(yè)也要向此方向發(fā)展成為“數(shù)字礦山”，這也是未來整體礦山企業(yè)發(fā)展的趨勢。信息化、數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，而自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)也對提高生產(chǎn)安全性、節(jié)約成本、提高效率起到至關(guān)重要的作用。

特別是近幾年隨著信息、網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化的快速發(fā)展，工業(yè)信息化也進(jìn)入了智能集成階段，運(yùn)用較少的人以至于沒有人的干預(yù)下來完成預(yù)計(jì)的工作是現(xiàn)在以及未來生產(chǎn)生活發(fā)展一直致力研究和追求的目標(biāo)。

2 選礦

選礦工藝一般分為破碎、磨礦、選別、尾礦輸送作業(yè)四個(gè)部分，通過以上四個(gè)工藝最終將礦產(chǎn)分為精礦和尾礦兩個(gè)部分。

（1）破碎的設(shè)備在礦山是最重要的設(shè)備之一，為了提高破碎設(shè)備的高效性能，很多廠商將自動(dòng)化的配置不斷改善，即在破碎設(shè)備上安裝了電腦監(jiān)控設(shè)備，隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性并實(shí)現(xiàn)可自動(dòng)調(diào)整破碎的大小和給礦量的多少。目前在大型的礦業(yè)企業(yè)都有應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工作人員在集中控制室中實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的調(diào)控，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸和全程采集實(shí)現(xiàn)檢測、監(jiān)測、調(diào)整一體化，改善工作環(huán)境，提高工作效率，節(jié)約工作成本同時(shí)也向未來無人控制的“無人破碎機(jī)”時(shí)代邁進(jìn)。

（2）磨礦是選礦的重要環(huán)節(jié)，目前我國應(yīng)用的技術(shù)主要是在磨球機(jī)運(yùn)行過程中通過在線監(jiān)測礦漿的濃度、補(bǔ)給水量、自動(dòng)分級(jí)以及調(diào)整皮帶運(yùn)送的數(shù)量等采集數(shù)據(jù)從而調(diào)整設(shè)備的工作狀態(tài)。磨礦機(jī)采用自動(dòng)化技術(shù)后，通過大量參數(shù)的采集，信息的跟蹤以及數(shù)據(jù)的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，對磨球機(jī)及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整從而保證了工作運(yùn)行的穩(wěn)定，指標(biāo)的最佳化。

（3）選別，傳統(tǒng)的選別方式主要以經(jīng)驗(yàn)為主，他的特點(diǎn)就是易造成滯后和浪費(fèi)，往往是在出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象時(shí)才能憑借操作工的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，此時(shí)造成的損失已無法糾正?，F(xiàn)在在選別環(huán)節(jié)中加入了自動(dòng)化技術(shù)就有效的避免了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）尾礦輸送的自動(dòng)化控制，在尾礦環(huán)節(jié)可在濃縮池中加入自動(dòng)化設(shè)備，對液位和濃度安裝相應(yīng)的監(jiān)測儀器，及時(shí)進(jìn)行控制調(diào)整，根據(jù)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)，自動(dòng)輸出調(diào)整的指令減少了人工調(diào)整的不及時(shí)以及帶來的淤堵現(xiàn)象，提高效率降低工作的強(qiáng)度。

3 皮帶運(yùn)輸中的自動(dòng)化應(yīng)用

什么是PLC技術(shù)呢？在此簡單的概括一下就是在系統(tǒng)程序的控制下，通過運(yùn)行程序，按照既定的要求進(jìn)行判斷處理，執(zhí)行用戶編制的程序來完成任務(wù)。

我國目前采礦技術(shù)大部分是井下采礦，因此就要運(yùn)用到提升設(shè)備皮帶運(yùn)輸，他是礦山井上與井下工作銜接的唯一通道，其自動(dòng)化技術(shù)的合理應(yīng)用是礦山企業(yè)提高工作效率、保障安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。我國皮帶運(yùn)輸機(jī)是由變頻、電機(jī)、減速器等組成，PLC在井下作業(yè)的皮帶運(yùn)輸?shù)墓ぷ髟硎牵旱V山企業(yè)整個(gè)皮帶運(yùn)輸中都要按照PLC設(shè)定的程序進(jìn)行，運(yùn)行的信號(hào)通過輔助點(diǎn)返回給PLC，如若發(fā)生故障就顯示在操作臺(tái)上，通過速度的設(shè)定、行程的監(jiān)控、故障的顯示、閘的控制、信號(hào)監(jiān)控等工藝的設(shè)定，可以在起車前對沿線的皮帶進(jìn)行監(jiān)控，如果正常就可以正常起車，反之該設(shè)施會(huì)采取返功率平衡保護(hù)做出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

PLC技術(shù)的應(yīng)用對于礦業(yè)企業(yè)而言因其具有抗干擾、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，使其能適應(yīng)較差的工作環(huán)境，PLC具有很強(qiáng)大的處理功能，可根據(jù)現(xiàn)場的需要及時(shí)改變程序作出相應(yīng)的調(diào)整，即可單機(jī)又可聯(lián)機(jī)甚至做到遠(yuǎn)程控制。新設(shè)備的使用過程中為避免故障的發(fā)生,PLC可自動(dòng)的控制皮帶的添加，保證皮帶在井下工作時(shí)能良好的運(yùn)行。目前PLC對運(yùn)輸?shù)目刂浦饕亲詣?dòng)和手動(dòng)兩種方式，在井下如果發(fā)生故障控制裝置會(huì)立即叫停，并將故障情況反饋給控制中心，待故障排除后再重新運(yùn)轉(zhuǎn)。皮帶的自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過這種實(shí)時(shí)監(jiān)測、故障排除、保護(hù)功能的一體應(yīng)用，減少了不必要的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，延長了皮帶的使用壽命，降低了損耗，保證了生產(chǎn)的安全性減少了事故發(fā)生，保障了井下工作人員工作的安全性進(jìn)而也提高的工作的效率。

4 排水、充填

目前礦井的排水工作也是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的，計(jì)算機(jī)通過監(jiān)測來控制水倉水位的高低和水泵的開停運(yùn)行，目前井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)分為三種模式：全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)，全自動(dòng)就是通過數(shù)據(jù)傳輸根據(jù)水泵監(jiān)測參數(shù)的異常情況進(jìn)行分析處理，叫停水泵、停止送電完全實(shí)現(xiàn)無人操作的自動(dòng)化的管理模式。井下排水系統(tǒng)實(shí)際上也是應(yīng)用了PLC系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中利用STEP7平臺(tái)來完成程序的編制。

采礦業(yè)發(fā)展的趨勢是無廢采礦，即采礦所產(chǎn)生的廢料廢渣進(jìn)行回填，避免造成生態(tài)污染和資源的浪費(fèi)，礦業(yè)企業(yè)的充填自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了不同廢料，采用不同的工藝，從混料、攪拌到輸送都借助DCS系統(tǒng)自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)混料、合理配比、攪拌均勻、自動(dòng)輸送，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作的效率同時(shí)也創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境。充填的集控中心也是采用了PLC系統(tǒng)，有效的監(jiān)控了充填的主要環(huán)節(jié)，對全程的混料配比，攪拌，沿線輸送的速度溫度，以及投料時(shí)的順暢都起到實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)問題監(jiān)控程序及時(shí)的報(bào)停，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視性的監(jiān)控界面，由集控中心的工作人員及時(shí)的調(diào)控疏導(dǎo)，降低了損耗，減少了現(xiàn)場的施工人員，提高了生產(chǎn)效率。

5 數(shù)據(jù)匯總

礦業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)是數(shù)據(jù)匯總的基礎(chǔ)，這也是未來礦業(yè)企業(yè)發(fā)展的大趨勢。礦業(yè)企業(yè)因其工作任務(wù)的不同就決定了礦業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜性和繁雜化，比如以選礦廠為例每種大中型設(shè)備都有其獨(dú)立的控制系統(tǒng)加之不同品牌、型號(hào)、通訊信號(hào)控制器，而分散廣泛的流量、壓力、電能等測量儀表的品牌、型號(hào)、通訊信號(hào)的連接接口也存在很多差異，這些即獨(dú)立又關(guān)聯(lián)的設(shè)備就需要數(shù)據(jù)的共享才能實(shí)現(xiàn)礦業(yè)企業(yè)的發(fā)展的最大化。

礦業(yè)企業(yè)中這些獨(dú)立的自動(dòng)化系統(tǒng)每時(shí)每刻都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)既是獨(dú)立的因其設(shè)備的品牌、型號(hào)、通訊的接口不同，數(shù)據(jù)之間又是有著關(guān)聯(lián)性的。

數(shù)據(jù)采集由于礦業(yè)數(shù)據(jù)的多樣化，就需要采用具有各種主流兼容性的通訊協(xié)議，達(dá)到能夠與大部分PLC系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等通訊，開發(fā)沒有的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也能做到快速、低廉。

圖1 礦山自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯總圖

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)就是將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，這就要求轉(zhuǎn)發(fā)的平臺(tái)具有多樣性的特征，比如有線網(wǎng)絡(luò)、無線WIFI、4G網(wǎng)絡(luò)、方便在不同地域空間數(shù)據(jù)采集的靈活轉(zhuǎn)變。

我國礦山企業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展還存在很大的發(fā)展完善空間，如何實(shí)現(xiàn)礦山的生產(chǎn)、安全、管理一體化，通過自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用使礦山企業(yè)能夠科學(xué)合理的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)其資源的最大化利用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化體現(xiàn)，這就需要我們礦山企業(yè)全員共同探討和不斷探索來實(shí)現(xiàn)。