電氣控制系統(tǒng)在金屬礦開采現(xiàn)場應(yīng)用
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摘要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為主的科技革命成為許多行業(yè)變革的重要方向，自動(dòng)化智能化智慧化生產(chǎn)，在此背景下，金屬礦開采工程也積極適應(yīng)科技變革，不斷提高自身的科技含量向自動(dòng)化智能化發(fā)展。對此，本文以電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)為例，深入分析電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采現(xiàn)場的應(yīng)用空間以及未來發(fā)展。
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；金屬礦；礦區(qū)開采
在中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，金屬對社會(huì)公眾日常生產(chǎn)生活有著十分重要的意義，而為了提高我國對金屬的開采、利用，提高金屬礦的開采效率，利用現(xiàn)代技術(shù)手段革新金屬礦開采現(xiàn)場的技術(shù)水平十分必要。對此，本文以電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)為切入點(diǎn)，通過深入分析電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采現(xiàn)場的應(yīng)用空間，為提高金屬礦的開采效率以及開采質(zhì)量提供一定的分析支持。
1電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析
由于金屬礦的開采環(huán)境復(fù)雜，對開采團(tuán)隊(duì)的技術(shù)要求較高，而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)又是需要多部門配合、多設(shè)備共同工作，才能夠發(fā)揮應(yīng)有效用的重要技術(shù)之一，因此，我國目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采中的應(yīng)用依舊處于起步且快速發(fā)展階段，特別是在電氣自動(dòng)化設(shè)備的使用以及維護(hù)運(yùn)行等方面，對此，本文簡述如下：（1）受制于目前我國的科技水平以及金屬礦開采現(xiàn)場的技術(shù)水平，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采現(xiàn)場依舊需要人工進(jìn)行輔助，以此提高設(shè)備的使用效率以及金屬礦開采的效率。人工輔助雖然能夠提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的效率，但卻增加了金屬礦開采的成本支出，進(jìn)而縮減了企業(yè)的經(jīng)營利潤。除此之外，為了保證電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對其定期維護(hù)、檢修必不可少，人工檢查的成本支出也為企業(yè)帶來了額外的負(fù)擔(dān)。而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為起步晚、發(fā)展快的技術(shù)手段之一，在應(yīng)用過程中難免出現(xiàn)技術(shù)不足、操作不當(dāng)問題，影響了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常應(yīng)用。（2）在金屬礦開采中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)各個(gè)技術(shù)設(shè)備之間的配合使用也成為該系統(tǒng)在金屬礦開采深度應(yīng)用的重要阻礙之一。以銅礦為例，銅作為我國重要的金屬資源，其開采對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)生產(chǎn)都有十分重要的意義。而目前雖然電氣自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)在銅礦中有所應(yīng)用，但需要不同的技術(shù)設(shè)備配合，由于技術(shù)、資金等條件的限制，目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)各個(gè)技術(shù)應(yīng)用的配合尚處于發(fā)展階段，不能保障該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。（3）電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)問題也是阻礙該系統(tǒng)在金屬礦開采中深度應(yīng)用的重要因素。中央控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)以及現(xiàn)場開采設(shè)備是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，缺一不可，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)不僅要設(shè)計(jì)合理的中央控制系統(tǒng)，更應(yīng)當(dāng)審慎選擇金屬礦的現(xiàn)場開采設(shè)備，根據(jù)金屬礦的不同選擇更加合適的開采設(shè)備，并利用不同技術(shù)手段與電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)相適配。因此，企業(yè)必須保障電氣自動(dòng)化控制技術(shù)與金屬礦開采現(xiàn)場的管理水平、設(shè)備的自動(dòng)化發(fā)展水平相匹配。但除此之外，作為金屬礦未來發(fā)展的重要技術(shù)支持，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠提高金屬礦開采的自動(dòng)化水平和信息化水平，因此也有其重要意義，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)，企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化生產(chǎn)以及金屬開采，能夠?qū)Σ煌O(shè)備的運(yùn)行情況、故障情況進(jìn)行監(jiān)控，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的24h實(shí)時(shí)監(jiān)測水平是人力所無法達(dá)到的。
2單片控制機(jī)設(shè)計(jì)簡析
PLC單片控制機(jī)是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要技術(shù)之一，它作為一種可編程邏輯控制機(jī)，通過內(nèi)部的存儲(chǔ)程序來執(zhí)行系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算指令、順序控制以及定時(shí)、算術(shù)操作、計(jì)算數(shù)值等指令，并且通過各種不同的機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備目的的一種存儲(chǔ)器。隨著社會(huì)公眾對各類金屬的需求越來越高，金屬礦開采的安全性、效率性成為產(chǎn)業(yè)革命以及技術(shù)革新的關(guān)鍵。而單片控制機(jī)的應(yīng)用能夠幫助企業(yè)設(shè)計(jì)更加專業(yè)、效率更高的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高金屬礦開采的效率以及安全性。首先，單片控制機(jī)的體積微小，能夠應(yīng)用在不同型號、不同操作需求的設(shè)備上，它所具備的數(shù)據(jù)處理、傳輸以及存儲(chǔ)功能能夠與輔助電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對金屬礦開采的不同設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及設(shè)備調(diào)控。其次，由于單片機(jī)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中有著十分重要的地位，因此，相關(guān)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)金屬礦開采中的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)基于現(xiàn)場設(shè)備對自動(dòng)化控制系統(tǒng)的需求以及單片機(jī)的實(shí)際使用需求，合理安排單片機(jī)的使用。例如，在金屬礦開采中，單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)中央調(diào)控系統(tǒng)與開采現(xiàn)場出礦設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸以及調(diào)控，其獨(dú)有的技術(shù)支持在現(xiàn)場開采系統(tǒng)中也有十分重要的應(yīng)用。一方面，單片機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠令操作人員實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控以及實(shí)時(shí)的設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控，單片機(jī)的傳輸功能能夠?qū)⒃O(shè)備的所有重要運(yùn)行數(shù)據(jù)都傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)，并由技術(shù)人員或調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一操作、維護(hù)和檢查。另一方面，單片機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及投入使用還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控金屬礦開采現(xiàn)場的運(yùn)行情況以及安全情況，最大限度地保障電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及金屬礦開采的安全。
3電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及應(yīng)用
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用主要包括電路設(shè)計(jì)、抗干擾系統(tǒng)，對此，本文分別簡述如下。
3.1電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用
作為現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展成果，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采中的應(yīng)用具有復(fù)雜性以及多變性，該系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備需要搭載復(fù)雜的電路支持，而電路設(shè)計(jì)又受到外界自然因素以及人為因素的多重影響。一方面，金屬礦開采現(xiàn)場的自然環(huán)境因素對電路設(shè)計(jì)有著較大的制約，現(xiàn)場的粉塵、潮濕的空氣、爆破的震動(dòng)等都會(huì)對電路的設(shè)計(jì)和正常使用造成影響，因此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要在現(xiàn)有金屬礦開采現(xiàn)場的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化原有電路，既要保證電路的設(shè)計(jì)符合不同設(shè)備的需求，又要保證電路設(shè)計(jì)的安全性。另一方面，由于電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，因此需要專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及技術(shù)水平高的設(shè)計(jì)人才和專業(yè)人才，對于企業(yè)而言，這無疑增加了企業(yè)的成本支出。在電路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首先應(yīng)當(dāng)充分考慮電路的設(shè)計(jì)是否符合金屬礦開采的規(guī)范，是否符合國家的相關(guān)規(guī)定，并且在具體安裝應(yīng)用中充分考慮電壓問題、電流問題以及是否會(huì)有漏電、斷電現(xiàn)象。其次，在設(shè)備選擇上，企業(yè)應(yīng)當(dāng)選擇質(zhì)量符合國家要求、符合金屬礦開采作業(yè)要求的設(shè)備，保障設(shè)備使用的安全性和穩(wěn)定性。除此之外，電源作為電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)充分考慮凈化電源的相關(guān)設(shè)備，對此，本文以銅礦為例進(jìn)行分析研究。在銅礦的電路設(shè)計(jì)中，凈化電源設(shè)備的選擇一般有濾波器和隔離變壓器兩種。其中，濾波器是能夠?qū)﹄娫粗械奶囟l率或該頻率以外的頻率的頻點(diǎn)進(jìn)行過濾的技術(shù)設(shè)備；隔離變壓器則是指在輸入繞組和輸出繞組處帶有電氣隔離裝置的變壓器，它能夠有效避免偶然同時(shí)觸及帶電體的危險(xiǎn)發(fā)生。為了保證凈化電源設(shè)備的有效運(yùn)行，其電壓設(shè)置必須穩(wěn)定在24V，且該凈化電源設(shè)備的供電模式必須為直流電，維護(hù)人員必須定期巡檢凈化電源設(shè)備，一旦出現(xiàn)負(fù)載現(xiàn)象，必須及時(shí)調(diào)整。
3.2抗干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用
在金屬礦開采中，為了避免自然環(huán)境因素以及人為因素對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的干擾，設(shè)計(jì)并應(yīng)用抗干擾系統(tǒng)是十分有必要的，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上對所有有可能影響電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采現(xiàn)場應(yīng)用造成不良影響以及干擾的因素予以排除。一方面，金屬礦本身所處外部環(huán)境的復(fù)雜性要求設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須綜合考慮所有可能情形，考慮外部惡劣的環(huán)境以及開采現(xiàn)場的環(huán)境對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響，包括線路問題、信號問題等；另一方面，金屬礦開采作為需要眾多技術(shù)設(shè)備且不同設(shè)備之間有可能出現(xiàn)干擾、互相影響的一種施工，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，要充分考慮不同系統(tǒng)之間的操作以及運(yùn)行所產(chǎn)生的不利影響，并充分考慮該不利影響對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可能造成的影響。在此背景下，抗干擾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用一方面能夠契合目前我國電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采現(xiàn)場應(yīng)用中的弊端，令不同設(shè)備能夠在系統(tǒng)控制下長期、穩(wěn)定地運(yùn)行，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性以及穩(wěn)定性；另一方面，抗干擾系統(tǒng)的應(yīng)用也能夠從根本上解決電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在使用過程中可能出現(xiàn)的系統(tǒng)失靈問題和損壞問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性。在金屬礦開采現(xiàn)場中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用應(yīng)當(dāng)從以下幾方面出發(fā)：首先，在布局上，弱電信號區(qū)和強(qiáng)電信號區(qū)的線路布局應(yīng)當(dāng)進(jìn)行隔離區(qū)分，不同信號區(qū)的信號應(yīng)當(dāng)隔離、分開運(yùn)行，避免由于電信號的差異造成信號紊亂。此外，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)利用雙絞線來有效避免信號之間出現(xiàn)由于線路紊亂導(dǎo)致的干擾問題，進(jìn)而保障金屬礦開采的線路安全。其次，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)充分利用金屬外殼來減少不同信號之間的干擾問題。例如，在PLC芯片使用中，利用金屬外殼隔絕復(fù)雜信號對該芯片的干擾，避免出現(xiàn)由于信號紊亂導(dǎo)致芯片無法正常使用的問題。最后，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)也應(yīng)當(dāng)充分利用變壓隔離器，通過變壓隔離器的阻斷和抗干擾功能對電壓進(jìn)行隔離，并在重要設(shè)備區(qū)域設(shè)置必要的變壓隔離器，令電信號和干擾信號能夠在地下完成分解，進(jìn)而降低電信號干擾對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的影響。
4電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用
在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用中，本文著重討論軟件設(shè)計(jì)本身、相關(guān)程序的設(shè)計(jì)以及對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的管理等內(nèi)容。
4.1軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心應(yīng)用既需要硬件設(shè)備的支持，又離不開軟件的設(shè)計(jì)和良好運(yùn)行，在此背景下，本文從電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)出發(fā)，認(rèn)為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)充分考慮到金屬礦開采現(xiàn)場對不同設(shè)備以及電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)使用的需求，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本控制程序、操作板塊、結(jié)構(gòu)板塊以及操作頁面等內(nèi)容。除此之外，企業(yè)以及設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)也應(yīng)當(dāng)積極思考電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，充分考慮如何通過大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)來提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采中的應(yīng)用空間。
4.2管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用
為了保證金屬礦開采的效率以及礦產(chǎn)的產(chǎn)能，必須加強(qiáng)對金屬礦開采現(xiàn)場的管理，而電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠通過自身的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、中央調(diào)控系統(tǒng)提高設(shè)備的管理水平，降低企業(yè)的人工成本，對此，本文簡述如下：首先，企業(yè)可以通過電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行情況，該系統(tǒng)能夠通過遠(yuǎn)程設(shè)備24小時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，可以將異常數(shù)據(jù)傳輸至中央系統(tǒng)，并由中央系統(tǒng)將異常警報(bào)提供至技術(shù)人員的終端設(shè)備上。此外，中央系統(tǒng)還能夠通過系統(tǒng)內(nèi)置的分析處理器對數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行簡要分析，并給出故障解決建議，對于突發(fā)情況和緊急情況，中央系統(tǒng)還能夠及時(shí)下達(dá)停止設(shè)備運(yùn)行的指令。其次，為了保障電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常態(tài)運(yùn)行，企業(yè)必須加強(qiáng)對電氣安全管理工作的重視。一方面，企業(yè)可以通過內(nèi)部培訓(xùn)來強(qiáng)化工作人員對電氣安全管理的重視程度，并大力培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才、維護(hù)人才。另一方面，為了保證電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，企業(yè)也可以建立完善的規(guī)章制度，通過規(guī)章制度約束工作人員的行為。
4.3排水、通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
在金屬礦開采現(xiàn)場，排水系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)都是十分重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用既能夠提高排水系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而保障工作人員的人身安全，又能夠提高礦區(qū)開采的效率，提高其產(chǎn)能。在排水系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以借助自動(dòng)化控制技術(shù)建立對蓄水池、水泵和水源的合理化利用系統(tǒng)，提高排水系統(tǒng)的運(yùn)行效能，并通過安裝調(diào)速器、感應(yīng)器等裝置實(shí)現(xiàn)對排水系統(tǒng)的監(jiān)控以及運(yùn)行調(diào)控。此外，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以將通風(fēng)系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)相連接，通過控制系統(tǒng)檢測通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，令通風(fēng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定接入電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，保障工作人員在礦區(qū)開采中的人身安全。
5結(jié)語
綜上所述，作為我國重要的資源，金屬礦的開采對保障我國的資源安全、提高對金屬礦的開采率和利用率有著十分重要的意義。在此背景下，本文通過深入分析電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在金屬礦開采現(xiàn)場的應(yīng)用空間以及目前的障礙，認(rèn)為必須通過強(qiáng)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)以及將排水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)接入自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，才能夠真正實(shí)現(xiàn)金屬礦的智能化開采、自動(dòng)化開采，提高金屬礦開采的效率。
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作者:童春 單位:安徽銅冠（廬江）礦業(yè)有限公司
