礦山自動化工程精選(九篇)

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第1篇：礦山自動化工程范文

關鍵詞：煤礦；自動化；特色專業

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）03-0138-02

一、引言

專業建設是人才培養的關鍵，在我國許多高校開辦了相同的專業，因此，辦出自身的專業特色，為社會培養適合不同領域或行業的人才是高校亟待解決的首要問題。特色與創新教育已成為我國高等工程教育改革的重要內容，對于國家的富強和民族的振興具有重要的意義。高等工程教育的目標是為國家培養經濟建設和社會發展所需的建設人才。隨著經濟社會的發展，用人單位對大學生的專業特色、工程意識、工程基礎、綜合素質、創新能力要求越來越高。人才的專業特色和創新能力被提到了前所未有的高度。湖南科技大學是原煤炭部在江南的唯一一所本科院校，三十余年來，為國家煤礦企業培養了一大批從事煤礦自動化技術和電氣技術的專業人才，為煤炭事業的發展做出了很大的貢獻。2008年我校自動化專業經教育部批準為國家特色建設專業。

二、特色專業建設目標

總體建設目標：面向煤炭行業，以煤礦自動化為特色，培養具有扎實自動化專業知識理論基礎，同時又具有煤礦自動化專業技術和技能的復合型工程技術人才。具體目標如下：

1.加強具有煤礦自動化專業技術的教師隊伍建設。按照以專職教師為主、兼職教師為輔的原則，到煤礦企業聘請工程技術人員作為兼職教師。到建設期末，建設一支專兼結合的、教學經驗豐富、科研能力強的教師隊伍。

2.修訂現有自動化專業人才培養方案，建立具有煤礦特色的自動化專業人才培養體系（包括課程教學體系和實踐教學體系）。

3.加強與煤礦自動化相關的實驗室建設和實習基地建設，提高學生的煤礦自動化技術專業技能。

4.加強與煤礦企業的產學研合作，鼓勵學生參與相關的科研研究工作，提高學生科技創新能力和綜合設計能力。

三、建設方案

1.根據煤炭特殊行業對自動化專業人才的要求，重新修訂現有自動化專業人才培養方案，制定符合煤炭特殊行業自動化技術人才需求的專業人才培養方案。

2.依照該專業培養方案的要求，切實加強該專業的主干課程建設，同時設置符合本專業培養目標的特色課程，完善煤礦自動化專業的課程教學體系。擬開設的專業選修課程有：煤礦安全監控系統、礦山通信技術、礦山電氣技術、煤礦供電技術等。

3.制訂煤礦自動化特色專業的主干課程和相關的教學內容，在此基礎上，編寫特色專業教材：煤礦安全監控技術，計算機控制系統，煤礦自動檢測技術等。

4.建設一支具有煤礦自動化專業知識及高素質高水平的教師隊伍。以我校信息與電氣工程學院自動化專業教師為主組建特色專業教師隊伍，承擔特色專業理論教學任務；同時，聘請省內煤礦企業工程技術人員5~10人作為兼職教師，承擔實踐性教學環節（實習、畢業設計）的工作任務。

5.加強實踐性教學環節建設。（1）煤礦特色自動化專業實驗室建設。在現有自動化專業實驗室的基礎上，計劃新建“煤礦安全監控系統實驗室”、“煤礦供電技術實驗室”和“煤礦人員定位系統實驗室”。（2）實習基地建設。擬與省內2~3家煤礦企業建立長期合作關系，建立長期的特色專業本科學生實習基地。

6.加強與煤礦企業的產學研合作，建立產學研合作基地，通過產學研合作提高教師的煤礦自動化技術水平，提高本科學生的學習質量。

四、建設與實踐

經過近四年來的建設，自動化特色專業建設取得了一批成果，并在本科教育中進行實踐應用。

1.制訂了自動化特色專業人才培養方案和課程體系。增加相關的煤礦特色課程教學內容和實踐教學內容，制訂符合煤炭特殊行業要求的新的自動化專業人才培養方案。構建具有煤礦特色的自動化專業課程教學體系。設置了符合本專業培養目標的特色專業選修課程：煤礦安全監控系統、礦山通信技術、礦山電氣技術、煤礦供電技術等。

2.培養一支具有扎實自動化專業基礎理論知識，同時又具有煤礦自動化專業技能的師資隊伍，對于煤礦自動化專業人才的培養是十分重要的。經過近五年的努力，我校先后選送十余名中青年骨干教師去國內煤炭高校攻讀相關專業的碩士和博士學位。目前本專業有教授5人，博士12人。此外，為進一步培養學生的煤礦自動化工程實踐能力，近年來先后在涉礦企業湘潭平安電氣集團、湘電集團、譚家山煤礦等聘請多名煤礦企業工程技術人才作為專業課程教師或實踐教學的指導教師，取得了良好的教學效果。

3.特色專業教材建設。在特色專業課程教學過程中，優先選用優秀的煤礦院校主編的專業課程教材。根據自身專業特色編寫特色課程教材。已完成“計算機控制技術（含煤礦計算機控制技術）”、“礦山電氣技術”和“煤礦安全監控技術”3部教材的編輯出版工作。

4.特色專業實踐教學平臺建設。（1）完成了“煤礦安全監控系統實驗室”、“煤礦供電技術實驗室”和“煤礦人員定位系統實驗室”的建設，投入實驗室建設經費130萬元。（2）新增的本科教學實習基地有譚家山煤礦、漣邵礦務局、湘潭平安電氣集團。（3）新增特色專業科研基地：湖南省工礦車輛電傳動工程技術中心、先進礦山裝備教育部工程技術中心。

5.將科研資源與教學資源有機結合，提高工程教育質量。我校定位為教學研究型綜合性大學，煤礦特色是我校辦學的一個重要特色。合并融合以來學科專業發展勢頭良好，科研水平不斷提高，具有良好的科學研究和工程應用平臺，取得了一批較高水平的科研成果。科研水平的提高帶動學科專業的發展，學科專業水平的進步對教學水平的提高具有積極的作用。將科研資源轉化為教育資源，也是提高工程教育質量的一個重要因素。教師的科學研究工作也是學生獲得知識的一個重要的途徑。能加深學生對理論知識的理解，增強教學效果。

6.加強產學研合作，提高學科專業水平。與大中型國有企業和民營企業合作，建立廠校合作的產學研研究基地是進行特色專業建設的另一個重要的舉措。建立廠校合作的產學研研究基地，學校可以利用企業的技術資源和科研課題培養學生的工程設計能力和科技創新能力，學生通過參與課題研究，能力得到全面的鍛煉和提升。先后與湘潭平安電氣集團、湘潭電機集團、湘潭煤礦機械集團、江麓集團等企業建立了戰略性的產學研研究基地。

經過近四年來的特色專業建設，我校自動化專業的學科專業水平和人才培養質量得到了進一步的提高。2009年我校控制科學與工程一級學科獲得一級碩士學位點授權，其中，一個重要的研究方向就是煤礦安全監控技術。本科學生在國家“挑戰杯”和全國“電子設計制作”競賽中獲得國家級獎勵4項。培養的本科學生很受煤礦企業的歡迎。專業特色建設取得了預期的成效。

參考文獻：

[1]王高山，徐飛.加強專業特色建設，切實提高人才培養質量[J].正德學院學報，2007，5（2）：29-31.

第2篇：礦山自動化工程范文

【關鍵詞】工業以太網；現場總線；視頻監控；膠帶輸送機

Coal Mine Belt Conveyer Monitoring System Application Based on Industrial Ethernet

DENG Feng-yong1 WANG Chao-yang2

（1.Jiaozuo Mingzhu Automation Engineering Co.，Ltd.， Jiaozuo Henan 454000， China；

2.Jiaozuo Huafei Electrical and Electronic Co.，Ltd.， Jiaozuo Henan 454000， China）

【Abstract】As China’s industrial automation technology improve， coal mine comprehensive automation development in China has been the industrial control industry more and more people’ attention， how to realize the entire mine automation is the mining industry stakeholders to research hot topic. In this paper to improve coal mine integrated automation level， the paper puts forward a monitoring system for belt conveyor in coal mine （centralized control， video surveillance） implementation plan. This solution to the field of industrial automation popular industrial Ethernet as the foundation， can make the downhole equipment real-time information fast， accurately transmitted to the ground control room， in order to achieve coal mine belt conveyer on the true meaning of automation control.

【Key words】Industrial Ethernet； Fieldbus； Video monitoring； Belt conveyor

煤碳產業是我國國民經濟快速發展的基礎，隨著我國基礎設施建設步伐的加快，能源需求增長加速，煤炭產量也迅速增長，但是由于煤礦井下作業遠離地面，地形復雜，環境惡劣，井下監控設備落后等原因，嚴重制約著我國煤礦的安全開采，煤礦井下監控設備的更新已經迫在眉睫。

我國多數煤礦井下均采用分布式監控系統，即現場設備與控制器一對一的信息交換方式，該控制方式實時性差、信息集成能力不強、可靠性不易保證、系統不開放、可集成性差、可維護性不高，嚴重影響著礦井綜合自動化程度的提高。

伴隨著計算機、通信、網絡等信息技術的高速發展，信息交換的領域已經覆蓋了工廠、企業的各個角落，但是我國建設煤礦綜合自動化的速度還遠遠落后于工業自動化技術的發展。如何讓煤礦運用這些先進的自動化技術已成為我國礦山行業研究的熱點。基于此，本文提出了在礦井工業以太環網基礎上建立井下膠帶輸送機監控系統的實施方案，以提高我國礦井的綜合自動化程度。

1 煤礦井下膠帶輸送機監控系統的分析

煤礦井下膠帶輸送機是煤礦井下運輸線的重要組成部分，一個煤礦的安全生產與輸送機的安全、穩定運行是密不可分的。老式的井下膠帶輸送機保護裝置，無法實現裝置之間的實時信息交換，更不能將現場膠帶機的實時信息上傳至井上，以供井上調度人員對膠帶機的運行狀態進行實時監控。保護裝置之間只有簡單的I/O閉鎖，雖能滿足現場運行要求，但是隨著礦井自動化網絡的建設，這種分布式控制思想已經不能融入到整個礦井的自動化系統當中，而且制約著礦井綜合自動化水平的提高。

相比井下膠帶輸送機的控制系統，煤礦井下視頻監控系統的實現要更容易。老式的煤礦井下視頻監控系統，是由井下本安攝像儀、光端機組成的，雖然設備構成簡單，但是隨著井下監控地點的增加，就需要足量的視頻線路將視頻信號傳遞到地面上。這樣一來，視頻線路的鋪設就變得復雜化，因此制約了監控地點的建立，也無法實現網絡化，維護不方便。

2 基于工業以太網的煤礦井下膠帶輸送機監控系統的介紹

本文提出的煤礦井下膠帶輸送機監控系統主要由輸送機集中控制和輸送機運行視頻監控兩部分組成，它依賴于工業以太網環網與地面監控計算機和工業電視進行實時數據交換[1]。其系統結構圖如圖1所示。

如圖1所示，該系統的輸送機集中控制部分分為三個網絡層次：設備層、控制層以及信息層[2-3]。在設備層，主要通過控制從站與現場設備進行信息交換，并采用總線式傳感器、總線式急停開關等對該輸送機實施保護，因此其可靠性大大提高、布線減少、安裝方便，并可實現快速故障診斷；在控制層，主要利用現場總線技術[4-5]使控制主站與控制從站進行信息交換，實現設備層各個控制從站之間的I/O控制、閉鎖和報文傳送，并將I/O網絡的功能和對等信息傳輸網絡結合起來，保證了信息的實時性和確定性。同時，它也支持實時數據的傳輸，例如現場信息的上傳以及控制指令的下傳等；在信息層，采用工業以太網技術，通過TCP/IP協議，將膠帶輸送機集中控制系統的所有信息顯示在地面監控電腦上，以便生產調度監控人員實時掌握井下運輸線的工作情況并對其進行控制操作，它還能將膠帶輸送機的實時信息連接至企業的信息系統。

該系統的視頻監控部分由本安型攝像儀、本安型光端機、網絡視頻編碼器以及網絡視頻解碼器等相關設備組成。網絡視頻編碼器可以將多路視頻信號編碼、壓縮成一路TCP/IP協議的網絡視頻信號，通過以太環網將網絡視頻信號上傳至地面網絡視頻解碼器，解碼成標準的視頻信號以供多個設備使用。

3 系統主要組成

3.1 地面控制中心監控部分

地面控制中心設置兩臺工業控制計算機（互為熱備），配合相應的主流組態軟件及傳輸接口，對井下運輸線上所有膠帶輸送機的模擬狀態進行圖形顯示，各條膠帶輸送機的故障狀態及相關模擬量也可在地面監控中心的工業控制計算機上實時顯示。

地面控制中心的工業控制計算機也可作為整個膠帶機集控系統的控制中心，控制各條膠帶輸送機及其他設備的開停。

3.2 集中控制部分

該系統的集中控制部分以建設數字化礦井為目的，從提高煤礦企業效益的角度，構架涵蓋煤礦井下膠帶輸送機的安全監控、生產控制、設備監控的各個層次的自動化網絡系統。各層次均采用國際先進的工業自動化網絡技術，以達到系統安全、有效的運行。系統可對整個生產過程進行集中監控，能實時采集和顯示現場各生產環節設備的運行狀態，具備數據處理及與礦井綜合控制系統聯網功能。

該系統采用多種控制方式，既可以集中啟動整條膠帶輸送機運輸線，又可以靈活地進行就地控制。因此可以使整條膠帶輸送機運輸線在有煤時按序啟動，無煤時按序停止，大大提高了膠帶輸送機的輸煤效率，降低了膠帶輸送機的空載運行時間，減少了電能的浪費，實現了系統的節能降耗。

該系統還具有在整條膠帶輸送機運輸線上的故障定位功能。相比老式控制裝置故障無法定位，需要大量人員逐個排查既浪費時間，浪費人力、效率低又耽誤生產的缺陷，該系統在設計時充分考慮了故障定位功能。故障出現后無需大量人員去逐個排查，只需一名維護人員按照系統故障提示的位置去排除故障即可，系統故障后恢復時間大大縮短，維護人員的使用效率也有很大提高。

3.3 視頻監控部分

在井下設置一臺多路網絡視頻編碼器，將本安攝像儀輸出的標準的模擬視頻信號經編碼調制、壓縮后發送到以太環網上，供地面設備接收。該系統中，井下多臺攝像儀共用一個環網交換機的接口，提高了網絡資源和網絡端口的利用率，從而提高了系統整體的網絡性。

在地面控制中心設置一臺多路網絡視頻解碼器，由網絡視頻解碼器提取以太環網上的網絡視頻信號，經過解壓縮、解碼成標準的模擬視頻信號傳出，再由視頻分配器將視頻信號分配給矩陣切換器和硬盤錄像機，實時顯示井下膠帶輸送機的運行狀態和視頻備份。

一個大型礦井安裝的視頻信號不會超過100路，經壓縮后需要約50Mbyte網絡帶寬，而現在的礦井環網帶寬多為1000Mbyte，因此足以滿足視頻信號的帶寬。使用網絡視頻信號后，將大幅地節省井下視頻攝像儀的安裝過程，非常便于維護，而且不受線路的制約，可以滿足井下多處視頻監控的需求。

4 結束語

該系統具有標準通用的工業以太網協議，可以和全礦井綜合自動化系統實現匯接，實現信息共享。系統的軟、硬件均為冗余設計，這樣使系統的安全性、穩定性大大提高。系統中信息交換由下而上逐級集中，控制既可集中于信息層操作，又可分散于設備控制層實施。信息交換實時性好，可靠性高，風險分散，使用方便，組合靈活。更重要的是系統技術先進、功能完善、配置靈活，各個子站均可獨立自成體系，可以按照礦井要求分步配置，進而實現最佳配置。

【參考文獻】

[1]張申.煤礦井下綜合業務數字網網絡結構的研究[J].煤炭學報，2002，4.

[2]張浩，譚克勤，朱守云.現場總線與工業以太網絡應用技術手冊（第一冊）[M].上海科學技術出版社，2002，8.

[3]張浩，譚克勤，朱守云.現場總線與工業以太網絡應用技術手冊（第二冊）[M].上海科學技術出版社，2004，1.

[4]劉曙光.現場總線技術的進展與展望[J].自動化與儀表，2000，15（3）：1-6.

[5]趙君.現場總線技術進展[J].哈爾濱理工大學學報，2002，7（2）：56-60.

第3篇：礦山自動化工程范文

關鍵詞 礦井提升機；PLC；電控技術；直流調速系統

中圖分類號TD53 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）69-0118-02

0 引言

礦井提升機是關系到礦井安全生產的重要設備，對我國礦井生產起著決定性的作用。由于現在機械生產電子化程度的日益加強，對我國礦井電控技術及控制裝置的研究成為一個重點研究領域。用PLC邏輯代替原來的繼電器邏輯，并且用電子線路來代替磁放大器，對可調閘和動力實行調節控制等等，通過這些技術的引入，大大的提升了升機的性能。

隨著改革開放，我國電控礦井提升機在設計、制造和研究上都取得了較大的進步。80年代前，我國大部分礦井采用的是繞線式異步電動機轉子回路串電阻的交流調速系統，還有一部分采用G—M系統，即發電機—電動機直流調速系統，但使用這一部分的占少數。90年代，大部分礦井采用V—M系統，也就是晶閘管直流可逆調速系統，它是通過磁場進行轉換的。部分礦井已經開始與國際接軌，使用技術先進的交流調速系統。隨著我國經濟的不斷發展，與國際間的交流合作日益增加，我國新建礦井現在已經使用了全數字交、直流調速系統、全數字交等。

1 PLC電控礦井提升機的構成

目前的PLC電控礦井提升機主要由主電路、主控PLC 電路、提升行程檢測與顯示電路、提升速度檢測、提升信號電路五部分構成。主電路主要包括換向器、電動機、啟動柜、電氣制動電源，現在大部分主電路部分仍采用傳統的繼電器控制電路。

我國現在有80%以上的礦井實現調速是通過改變改變轉子回路串聯附加電阻的繼電器—接觸器控制。這種調速方式是高耗能的調速方式，在運行時，絕大部分的能量轉化成熱能消耗掉，致使電控系統的運行效率比較低。這種調速方案在運行時需要采用直流能耗制動方案或者低頻制動方案。這兩種方案都需要設置輔助電源和定子繞組進行二次切換操作。

2 使用PLC電控礦井提升機出現的問題

2.1 設備問題

PLC電控礦井提升機的主控系統是一個繼電器控制系統，系統的柔韌性比較差、故障率比較高、現場適應性也不是很好。在使用中，系統故障的查找起來不是很便捷。系統故障報警系統不是很完善。并且缺乏信號檢測和記錄的功能，并且對減速斷超速保護、倒車保護、速度的測試和顯示不是很精確。

2.2 無法直接進行試驗

使用PLC電控礦井提升機，由于在電控中某些軟件具有保護功能，不能直接進行試驗。這就造成了在實踐中不能像在模擬中那樣可以便捷的調整和改變參數。在實際的操作中，我們只能對過卷、松繩、閘間隙等幾個保護進行試驗，無法試驗過速、限速等保護。還有輔控系統通常是以磁放大器為綜合比較環節的反饋控制回路，經過長期使用證明具有調試困難，速度閉環環節跟隨性與靈敏度差等缺點。

2.3 操作人員的水平層次不齊

操作人員的水平決定了PLC電控礦井提升機的可靠性、控制精度。目前很多技術操作人員沒有很好的掌握PLC電控礦井提升機的操作程序和注意事項，通常只是熟練掌握PLC電控礦井提升機的輸入等的相關操作，他們無法正確判斷電控礦井提升機的可靠性和安全性。PLC電控礦井提升機的安全運轉主要依賴電控設計人員的水平和生產廠家的把關。

3 相關建議

3.1 制定企業對PLC電控礦井提升機操作的標準

對于PLC電控礦井提升機的使用，除了《煤礦安全規程》的相關規定，企業也應該配備硬件配置、軟件設計方面的強制標準，這樣可以使得PLC電控礦井提升機更為安全的使用。同時企業也應該和操作人員定期交流，了解他們在實際操作中遇到的問題，并給與相應的解決方案。

3.2 定期實施技術改造

要定期對PLC電控礦井提升機實行技術改造。由于現在電控提升機的生產廠家比較多，而且比較分散。所以在改造時，首先要盡可能的統一電控礦井提升機。對單繩纏繞式提升機除了進行變頻調速，也可以子串電阻全數字交流提升機電控系統進行配置上的調整。對多繩摩擦提升機可以更改直流電控系統的配置進行升級。對低壓纏繞式提升機由于它的容量比較小，可以采用低壓交流變頻調速電控系統。這樣不但可以降低管理上的困難度，也可以合理的配置，提高其使用率和工作效率。例如，洛陽中信重機自動化工程有限責任公司選用Siemens公司的S7系列PLC研制開發生產的礦井提升機PLC電控系統，取得了比較好的使用效率。

3.3 完善人員培訓制度

使用PLC電控礦井提升機的企業應該完善對技術人員和操作人員的培訓制度和培訓體質。定期和廠家進行聯系合作對機操作人員和技術管理人員的專業技能和技術水平進行培訓。培訓合格后獲得資格證才能進行對PLC電控礦井提升機的操作。同時企業可以將相關工作人員送到高校進行培訓和進修，使工作人員熟悉PLC電控礦井提升機的設計原理和操作流程。

并且企業可以開展一些PLC電控礦井提升機的知識問答和操作競賽等活動，提高員工的積極性。并定期進行PLC電控礦井提升機的相關知識進行宣傳，使得企業形成操作人員和技術人員的梯隊。

4 結論

通過使用PLC電控礦井提升機，可以大大提高采礦的能力和水平，在實際中要注重PLC電控礦井提升機運行的安全性和穩定性。充分發揮PLC電控礦井提升機的優勢，提高系統綜合性能，為我國礦井安全生產做貢獻。

參考文獻

[1]葉予光，梁南丁.基于PLC技術的礦井提升機電控系統[J].機電一體化，2004(6).

[2]雙永順，喬和.礦井提升機控制系統技術改造[J].煤礦機械，2008(8).

[3]白生威，何富賢.基于PLC技術的礦井提升機換向控制系統[J].礦山機械，2011(2).

[4]王文華.礦井提升機控制系統設計[J].電工技術，2011(8).