【导语】“独一无二哦”通过精心收集，向本站投稿了3篇矿井掘进机自动化控制技术研究，下面是小编整理后的矿井掘进机自动化控制技术研究，欢迎您阅读，希望对您有所帮助。
篇1：矿井掘进机自动化控制技术研究
矿井掘进机自动化控制技术研究
摘要：为解决人工操作掘进机截割煤巷成形效果差、效率低、强度高等问题，借助较为成熟的PLC控制技术，截割自动化控制采用慢启慢停加速控制以及对截割臂摆动速度分阶段调节。通过工业性实践表明，掘进机截割煤巷在自动化控制下，巷道平整，安全性高，成巷速度快，为矿井生产效益提供了有力保障。
关键词：自动化控制掘进机传感器A/D转换器
随着科学技术的进步，掘进机截割巷道的生产逐渐发展成为自动化控制，实现无人值守的掘进工作面，确保巷道断面自动截割成形质量以及精准调控截割臂摆动速率[1-2]。因此，以某矿实际掘进巷道的生产条件和掘进机参数为基础，利用当前发展较为成熟的PLC自动控制器为中心，开展矿井掘进机截割煤岩自动化控制技术研究。
1掘进机结构参数
以EBZ200型悬臂式掘进机[3]作为研究对象，该型号掘进机主要适应全煤或者半煤半岩的岩石层，可截割单向抗压为95MPa强度的岩石，可形成宽度为2.5~6.0m，高度为2.0~5.0m断面巷道，截割出来的最大巷道断面面积为3024m2，巷道坡度为±20°。该悬臂式掘进机主要有三大执行结构，分别为截割部、行走部、装运部，组成系统分别是供电、液压、进排水三个体系，实现掘进机功能的动作主要靠机械部件和液压元件完成。EBZ200型掘进机因采用了液压、控制器等，能够做到硬性截割与柔性曲线运转相结合，可显著提高掘进效率和巷道质量。EBZ200型悬臂式掘进机结构简图如图1所示，主要技术参数详见表1。
2截割自动化控制策略
掘进机截割自动控制技术[4]是以人工操作掘进机为数据参考基础，经过矿井现场掘进调研，操作司机是根据激光指向仪粗略估算掘进的定位，通过改变操作台上手柄来控制电流比例阀开口度，进而调控摆角，此时液压缸内流量达到适当位置，推动活塞杆运转，就实现了截割部垂直方向和水平方向的调换以及截割速度调节。操作司机通过肉眼观察截割部位，凭借经验对手柄控制操作。但由于井下工作环境恶劣，作业条件极差，视线受井下煤尘等杂物干扰，造成操作司机难以精准把控，截割断面坑坑洼洼，与设计值偏差较大，截割头摆动严重，为提高掘进机截割效果，决定采用自动化控制技术来对掘进机进行控制。可编程控制器PLC具有逻辑判断分析能力，通过检测传感器收集到的信息数据，再经过相应处理后，发出控制指令，在激光定位系统配合下控制液压系统、电气系统以及机械结构发生准确的动作。自动化控制技术对掘进机截割实现控制原理见下页图2所示。为了精准控制掘进机截割巷道，自动化控制采用慢启慢停加速控制以及对截割臂摆动速度采用分阶段控制调节策略，见下页图3所示。慢启慢停主要是确保巷道断面成形精度、保护电机使用寿命、防止截割头因急停、急启动造成剧烈振动而损伤；分阶段调节截割臂运行速度主要是确保液压系统能够及时供液、截割中实现无极调速和保持电机恒定功率运行。
3自动控制元器件选择
掘进机自动控制系统硬件主要包含PLC控制器、模块、电源、控制板、线路、检测传感器、转换器等，图4为掘进机自动控制系统的`部分硬件设施。3.1传感器为了精准定位，确保掘进机截割臂截割轨迹达到设计值，因此选用重力摆式倾角检测传感器，该传感器是磁敏电阻型，能够实现无接触触点精密检测倾角，可实时检测掘进机掘进期间截割臂在垂直方向的摆动角以及掘进机机身处于的角度。为了检测截割臂水平方向的摆动角，选用SMR磁敏感传感器，该传感器具有编码器功能，在工作中与感应齿配合使用。截割头的伸长量检测选择行程传感器，考虑精度和位置因素，行程传感器安装在油缸内。在自动化控制当中选用型号为CHY-220AS/V电流检查传感器，该传感器具有将采集到的掘进机电机电流信息经过变送器作用转换成自动控制器PLC需要的标准数据信息。该电流传感器能够检测到0~220A范围内的电流，输送线性度为1.2%，供电电压范围在10~20V，经过转换后输出的电流信号范围为0~25mA。3.2A/D转换器为了转换数据信息，在PLC控制器扩展口上选用FX2N-4AD型A/D转换器。A/D转换器共计四个传输通道，在接收的过程中，能够把模拟信号数据转换为数字信息。信号分辨率的最大值高达16位，电压和电流输入/输出信号均是在接线端与转换器进行变换，转换后的电压范围值在-10~10V，电流信号范围为-20~20mA，PLC控制器发出FROM/TO指令通过传输通道达到执行元件[5]。
4自动控制实现功能
在人工操作掘进基础上，通过模拟仿真以及试验等手段，在PLC控制器上开发可编程序语言，包含掘进机截割路径、摇臂摆动角度、截割头速度调节等内容，在开关转换以及启停按钮变换自动调节掘进机截割臂动作、方向、作用力等。为了确保巷道断面成形质量以及煤壁巷帮平整，自动控制器需要控制摇臂进行扫底工作。在掘进机工作期间，对摇臂摆动速度设定为高、中、低三种速度，A/D转换器将变送器收集到的电流信号进行转换，转换后得到掘进机截割电机电压信号范围为0~5V，并把该范围的电压值分为三个档次与速度档次相匹配，即截割臂高速摆动对应的电压为0~2V，截割臂中速摆动对应的电压为2~4V，截割臂低速摆动对应的电压为4~5V，分别在三个对应的比例放大器作用下输出三种不同的电流信息，自动控制掘进机截割流程如图5所示。
5工程实践
自动化控制EBZ200型悬臂式掘进机在某矿井下半煤岩巷进行了工业性实践。掘进机在自动化PLC技术控制下，与设计值相比，巷道两帮误差均值为321.6mm，单边误差均值为152.5mm，均小于人工操作误差均值。机身初始位置在巷道中心线上，无明显偏差，单边定位精度小于30mm，回转定位精度小于15mm，连续完成断面截割和扫底动作，自动截割运行效果良好，截割的断面完全满足使用要求，在掘进过程中，掘进机未出现机械故障。人工操作至少需要人数为8人，在自动化控制技术下，人员数量5人即可进行巷道掘进。在自动化PLC技术控制下，实现了快速掘进，降低了工人劳动强度，提高了巷道断面质量和生产效率。
[4]赵东升.悬臂掘进机工作机构自动控制系统的研究[D].西安：西安科技大学，2005.
[5]刘桂兰，祖国建.煤矿皮带机的PLC改造[J].煤炭技术，2011，30（7）：7-9.
作者：李云 单位：山西煤炭运销集团马家岩煤业有限公司
篇2：矿井水泵自动化控制系统分析
矿井水泵自动化控制系统分析
摘要：对井下水泵的控制系统进行分析，并探讨了排水系统的构成，从硬件以及软件等部分对井下水泵自动控制系统进行分析，并总结了该系统在井下的应用效果，结果表明，设计的基于PLC的水泵自动化控制系统具有稳定性高、操作控制简单，功能齐全等优点，并可以降低井下工作人员劳动强度，提升矿井自动化水平。
关键词：水泵；排水；控制系统；PLC
在井下煤炭进行回采的过程中，井下涌出的水需要利用水泵及时、高效率的排出到地面，以保证煤矿井下能够安全的进行生产。水泵是整个井下排水系统的核心部件，若排水系统中的水泵出现故障则会给矿井排水工作造成严重影响，严重时可能会造成淹井事故，带来严重的财产损失，因此，保证井下水泵系统的安全高效运行至关重要。基于此，笔者在PLC的基础上，对煤矿井下的水泵自动化控制系统进行设计研究，并对设计的系统进行了现场实验，结果表明，系统可以高效平稳的运行，保证了井下排水系统的安全，可靠。
1.控制系统分析
随着科学技术的向前发现，PLC控制程序已经替代了原有的继电器控制方式，成为现阶段直流使用方式，在对PLC系统进行开发时，需要选择安全、可靠、能够配备的电气元件，并能够适应井下复杂、恶劣的环境条件。严格按照矿山有关标准对元件进行选型，并在设计之初就应充分考虑到井下存在的各种难题，这样才能使得系统可靠，稳定。在对系统进行设计时，需要根据矿井的实际需求，完善采用的PLC硬件以及软件，并能实现自动调整工作状态的目的。在设计的系统中需要实现对水位的自动监测。
2.井下排水系统组成
矿井井下中央水泵房中布置5台离心泵，其中2台水泵工作，2台水泵备用，1台水泵用作检修，与井下的水泵房中水泵相连接的排水管路共有3条，每一台水泵都与两条排水管路进行连接，当一条排出管路出现故障时，另外一条排水管路可以及时的进行替换。井下水泵工作流程为：当井下水位超过一定高度时，与射流泵连接到一起的电磁阀开启，此时射流泵开始向水泵中进行注水，离心水泵入口处的真空度压力值达到设备启动状态的设定的阈值时，驱动水泵的电机开始启动，当水泵出口处的压力值达到设定值时，水泵出口的电动阀开启，开始向排出管路中进行排水。当排水水泵停机时，需要先将出口处的电动阀进行关闭，最后再关闭水泵的电机。
3.系统运行特点
当系统中的组成部件（水泵、阀门或者排水管路）出现故障时，自动控制系统会发出报警信号，同时自动向系统切换至另外不受到影响的管路。同时设计的系统可以实现自动的错开用电高峰期，在用电的低谷段以及平段内运行，水泵运行后将水仓内的水通过排水系统排出后，当水位下降到设计时的低位时，水仓可以腾出较大的空间，这样可以尽量做到避开井下用电的高峰段，同时也可以节省一定的电量。设计的自动控制系统具有手动控制，半手动控制以及全自动控制等三种控制方式，当对设备进行检修或者进行试车时可以采用手动控制方式，通过设置在水泵房中的控制柜来实现对系统进行手动控制；选择半自动控制方式时，井下的工作人员选择哪几台水泵处于工作状态，并由PLC控制器来选择设备的开启或者关闭。选择全自动控制方式时，PLC控制系统可以接收到井下布置的各种传感器的信息，并通过预先设定的程序完成对水泵的自动控制运行，这个过程不需要人工进行参与。在系统中布置的上位机采用的是动态软件，以便达到对水泵及附属的其他设备的监控作用，对井下水仓内的水位，排水系统中的流量、压力、轴承温度、驱动装置的电流、电压等参数进行显现，并提供各类信息的存储，故障提升以及事故报警等功能，同时还可以实现对各类数据报表的打印，历史数据的查询，报表的统计工作等。
4.系统硬件
系统的PLC采用西门子生产的S7-300系列，CPU模块是314，选用PS307电池模块，选用4块型号为SM321的数字量输入模块；1块16×220v，AC的继电器，1块32×24v，DC开关模块，5块型号为SM331的模拟量输入模块；通信信息处理模块1块，型号为CP340。在井下水泵房内安装各种类似的传感器，达到对设备运行状态的实时在线监控，水泵房内的5台水泵均配备YD2010型智能电力参数监控设备，对电机的电量参数进行监控，相关数据传输到PLC控制器中，控制器的CPU对输入数据进行计算，并综合判断。井下水仓水位传感器采用的`是型号为CYB31的液位变送传感器；对水泵压力进行测量的是压力变送器型号为CYA602；采用ZDY-I型真空计对真空度进行测量，该型号的真空计稳定性好，测量精度高，响应速度快，并可以在井下的复杂环境中应用。对电机轴承温度进行测量的温度传感器采型号为WZPD。
5.系统软件设计
（1）系统软件的操控方式如图1所示。（2）井下水泵房设备的自动开启与关停。通过对启动井下水泵数量程序，以及水泵工作模式轮换程度，就可以知道井下正在运转，处于工作状态的是具体哪个编号的水泵，并自动对水泵的工作状态进行检查，当满足水泵开机条件时，系统自动开启水泵运行。并避开井下用电的高峰时段，选择用电平稳或者底谷段，为了节省设备用电，在井下用电高峰结束前只需要保持井下水位不超过设计的最高水位值即可。（3）工作状态自动切换。在井下水泵房中每个水泵中都安装两个数据存储设备，用以对设备的运行时间以及设备的运行次数进行记录，当启动井下水泵时，系统会根据相关数据自动判断运行时间最短且稳定性最高的水泵进行工作，当两台水泵的工作时间比较接近时，且工作时间都是最少的，系统会根据水泵的运送次数进行判断，选择运行次数最少的水泵作为优先启动的设备。当系统中的某台水泵启动时，系统会根据与水泵相连的两条管路中运行工作最短的一条，若两条管路运行时间较为接近，则选择运行次数最少的管路。
6.总结
在煤矿井下采用设计的自动控制系统，运行结果表明：该系统具有操作控制简单，功能齐全，维修管理较为简便的特点，系统能够保持长时间的平稳稳定。与以往采用的系统相比，能节省大量的人力，降低井下工作人员的劳动强度，并提高了矿井的自动化水平。
参考文献
[1]张耀军.矿井主排水泵自动化控制系统的研究思路探索[J].硅谷,2014,7(17):61+77.
作者：杜勇威 单位：山西焦煤西山煤电东曲矿
篇3：自动化仪表与自动化控制技术研究
自动化仪表与自动化控制技术研究
摘要：在工业中，高科技的运用越来越普及。现阶段，自动化的发展之路已成为社会工业、农业发展的必然，传统工业模式因此受到了很大的挑战。针对工业自动化仪表和自动化技术的发展情况进行了分析。
关键词：自动化；仪表；控制技术；应用
现阶段，农业、工业、国防等领域都对自动化仪表有着广泛的运用。与此同时，自动化控制技术在现代科学技术的发展下可实现自我的分析能力，这也是在今后的发展中，科学技术研究工作的重要内容。在工业领域，编程控制装置自身有着十分关键的作用，实践工作中也成为不可或缺的工作设备。因此，强化研究和分析自动化控制技术，可以有效推动设备更好地发挥其效用。
1工业自动化的相关概述
在实践应用的过程中，分析工业自动化仪表与自动化控制技术，是完善自动化仪表与自动化控制技术的前提，因此，需要得到广泛的关注。信息的采集、信息处理和信息运用都是自动化仪表所包含的内容，从整体来分析，自动化仪表并不包含诊断其生产的流程，不过，自动化仪表系统将此信息的交换囊括在内。在生产装备的监控中，现已推出全新的产品―诊断仪表系统，在系统的控制中，其设备的管理软件便是自动化控制系统的内容，将设备的软件或者其功能进行诊断，负责自动化仪表或者系统本身的实时诊断，或者是在维护设施方面进行预测性的诊断。在现场的诊断过程中，相对来说较难，不但在维护的周期上需要确定智能仪表的损耗情况，还需要时间的准确性。在生产工业领域，可编程控制装置的运用有着十分关键的作用，很多生产实践活动，必不可少。因此，在重点技术上，应加大研究、分析的力度，为今后的生产工作奠定良好的基础。现阶段，在日常生活中，自动化技术已成为工业生产中重要的技术，可有效推动社会经济的发展、工业生产的进步。越来越多的研究者看重于系统维护、仪表诊断。从整体分析，仪表的`诊断包含对生产流程、生产装备、自动化控制系统及现场仪表的诊断，在工业生产中，现场仪表以及控制系统的工作信息采集都有着十分重要的作用，不论是生产流畅、自动化控制系统还是现场仪表的诊断维护，工业生产的效率都可得到保障，并有效提升。
2工业仪表的发展历程
在工业仪表发展中，在20世纪30年代时兴起的热工仪表是最初的仪表形式，在实际生产过程中连接性热力状况中应用，例如，石油提炼领域、热动力领域、化工等。以构造模式来区分，分为液动式和机械式两种模式，通过在实践中，对工作的及时检验、管理、记载来完成相关内容。它们的外形特征是拥有庞大的体积、外观不够美观，而且相对来说，精度不够准确。到了20世纪30年代末期，气动类仪表和携远程的传送器类仪表相继产生，这类仪表的主要特征便是和压力信号可保持一致，与此同时，在核心控制室可进行多种操作工作，与之前的仪表有所区别的便是具有远程读数再现的特征。到了20世纪80年代，智能化系统逐步渗入工业仪表设备中，并有效连接。在信息技术的快速发展下，工业生产自动化、智能化程度逐步提升，有效推动了工业自动化的可持续发展。
3工业仪表的操作原理
通过自身系统的记录、测量以及对任务的控制等操作，便是工业仪表的工作内容，在这些操作的过程中，无需有人现场看管或者操作便可以进行。信息自动通过工业仪表进行记录并上传至终端设备，接到信息数据后，终端设备自动进行分析并对任务加以处理。力矩平衡、电平衡以及力平衡等有关平衡概念的基础工作，是自动化仪表的工作原理。终端设备所接收到的现场测量数据，经过变送器转为数值，进而将电流量、电压量、机械量扩大，在此经过变送器，最后将数据发送到系统中呈现给管理人员，反馈系统与扩大后的数据进行对比，使工业设备保持相对平衡的状态。
4自动化控制技术的运用
在现代工农业的发展中，自动化控制技术已集成为机电一体化技术，不但在自动化、智能化的管理上、控制上完成，还可以根据工作水平的高低进行自动化的管理，半智能化以及全智能化的自动化控制，改变了传统的控制手段，工作人员的工作负担因此降低。在半智能化的控制技术中，则需要人力的参与，一些决策性的脑力劳动便需要人来做决定。现阶段，自动化控制技术多以半智能化作为主要的工业手段。无人化的工业技术依赖于全智能化控制技术实现，将采集的信息进行处理，并最后运用，都是依靠机器来进行，在工作效率上得到了很大的提升，而且还保障了安全和稳定，这是未来自动化仪表的发展方向。
4.1机械制造智能化
机械制造智能化是将机械、电气以及智能化系统互相结合而形成的系统，一些离散元件都可通过处理来达到高效的工作效率。在最初的阶段，生产线都是以机械制造智能化进行操作，单机化的智能化管理依赖于机械的手段及电气的原理实现。随着我国科技的迅猛发展，互联网信息化管理技术的运用已达到了空前盛况，形成了高智能化装置，例如，数控机床、机器人等设备。与此同时，在生产体系中，一些规模较小的控制系统随之增多。计算机和生产程序的过程可通过智能化车间进行以有效的练习，以此一个高智能化操作管理体系随之形成，在制造行业中，信息管控系统、生产管理系统的相互配合可有效提升其生产效率。
4.2管理智能化
很多企业单位，生产和办公的管理中，人力资源、财力资源、物的资源等都已经实现了自动化的管理、控制，也就是管理的自动化。以信息处理作为其中心，运用电子计算机、通信系统与控制等学科组成管理的智能化，这是一门综合性的技术应用。使用多台计算机，达到高速运转的状态，将大量的信息进行处理，在终端组成局部的网络。在管理信息系统的前提下，系统可进行备选方案的支持，并提出决策意见，有效帮助管理人员作出最后的决策。
4.3企业生产过程自动化
将PLC作为数控机床的基础，工厂电气控制可以在机床系统工作时，进行初始化的管理，不但可以在工作初期，复位其原点，也可以选择机床，并进行原点的复位。不过在此，需要注意，自动化控制是依据原点复位手段的不同来进行的，若在机床原点复位的初期，选择了复位按键，修改数轴便可以完成复位的操作。若在初始化控制的过程中，对系统进行工作原点的复位，则要定位机床的位置，以保证电机的运行，机床的操作和控制指令保证其相符。在整个坐标系中，机床坐标是参考的准则，加工起始位置的准确度需要复位操作予以确保，数字命令因系统初始化操作来得到保障并落实，这是其必要条件，在系统的初始化操作上，机床的运行才会得到保障，并满足实际的需要。
4.4网络化控制
如今，信息技术为我们的生活提供了很大的便捷条件，互联网所覆盖的面积更是广泛。网络技术的运用已深入到工业生产及自动控制系统中，在生产过程中，将互联网信息技术与智能测控技术融合，构建企业内部互联网系统。网络引入企业的各个管理层，不但在数据的传播上会提供方便，也会在数据的处理上更加便捷，人力办公自动化与生产自动化可有效融合，并将智能仪表的作用发挥至最佳，网络化控制有很好的互联性，更加不会再受到局限的制约。
5结束语
不论工业还是农业的发展，智能化控制技术对我们的生活都产生了很大的影响。大众的生产、生活模式等都因此产生了很大的进步和发展。通过研究人员的努力追求，人们的生活体验也会因自动化科技的发展随之增多。
参考文献
[1]张凯.浅谈工业自动化仪表与自动化控制技术[J].山东工业技术，2015（9）：14.
[2]姚雪明，马强.浅谈工业自动化仪表与自动化控制技术[J].新商务周刊，2017（3）.
[3]钟天阳，李爽，邱庆伟.浅谈工业自动化仪表与自动化控制技术[J].南方农机，2017（3）：125.
★ 矿井通风设计范文
★ 矿井测量实习报告
矿井掘进机自动化控制技术研究（合集3篇）
