综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用

第一篇：综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用

论文题目：

综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用

山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司

牛向燕

综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用在矿井的生产过程中，采煤工艺的先进与否直接影响整个矿井的生产能力。因此，要尽量选用先进的采煤工艺，从而到矿井的高产高效的目的。随着我国工业控制自动化技术的发展，煤矿机电自动化在矿上的应用日益增多。因为煤矿是高危行业，提高机电设备自身的安全可靠程度和自动化程度，最大减少用人，是实现矿井长治久安的关键所在，因此煤矿机电的自动化有力推动了企业安全高效、又好又快发展。综合机械化采煤技术的应用

目前世界上最先进的采煤工艺是综合机械化采煤，简称为“综采”，综采之所以先进是因为破、装、运、支、处等五个主要生产环节全部实现了机械化，减少了中间人力参与的环节，提高了劳动效率。

1.1 装备特点 煤炭井下开采的发展方向是实现矿井高产高效集中化生产。而实现矿井高产高效的前提是提高综采工作面的单产，实现工作面高产高效，达到一矿一面或一矿二面的高度集中化生产。实现综采工作面高产高效应以提高综采工作面的开采强度和采煤机的有效开机率为目标，其技术途径有提高综采工作面配套设备的小时生产能力。增加工作面的出煤点。提高综采设备及矿井生产系统的可靠性，减少工作面辅助工序的影响时间。实现综采工作面的高产高效主要有单一长壁综采工作面的高产高效和实现综采放顶煤工作面的高产高效。

采用大能力的新型综采装备来实现长期综采工作面高产高效，也是今后采煤机械化的发展方向，其装备的主要特点是:设备能力大。大功率(>800kW)电牵引采煤机的小时生产能力在1000～1200t以上，运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在500～2000t以上；自动化程度高，实现了机电一体化；为了适应采煤机快速割煤的要求，采煤机具备自动调高等功能；液压支架采用电液控制，能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制；设备性能好、可靠性高。

1.2 综合机械化采煤工艺 长壁综采是巴兰布矿近10年来利用中国综采成套设备获得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置仅有回风平巷、运输平巷和开切眼，通风系统完善良好。一般来说，加大综采工作面的长度，增加采煤机割一刀的煤量，相应地可减少工作面斜切进刀及端头作业等工序对生产的影响时间，因此能获得较高的产量。确定综采工作面的合理长度，一般以工作面日产量最高或吨煤成本最低为准则，制约工作面长度的主要因素是工作面地质条件和刮板输送机的铺设长度。增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。制约工作面走向长度增加的主要因素是回采巷道的掘进和支护、可伸缩带式输送机的铺设长度以及采场的地质构造。

短壁综合机械化采煤工艺的应用主要基于两个条件:即回采巷道实现机械化快速掘进和实现了综采工作面上、下端头的快速作业。这种采煤工艺使用于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型

矿井，以及大型矿井回采块段小、不适宜布置长壁综采工作面开采的煤层。

短长壁综采是在已掘巷道巷柱式开发区内布置长壁工作面，并用综采成套设备回采煤柱的新式采煤法。印度巴兰布矿购置了中国综采成套设备，在63L短长壁综采工作面进行了试验。试验期间，65d采出煤炭102415t，平均日产1300t，最高日产达2000t，工效和采出率均有大幅提高。实践证明，短长壁综采在印度有广阔的推广前景，对中国中小型煤矿由巷柱式开采改为长壁综采也具有借鉴价值。

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综采工作面放顶煤开采的生产过程是:工作面采煤机先截煤、移煤和推移输送机等工序;进行2～3刀后暂停截煤，依次分段打开支架上放煤窗口放顶煤，出现矸石时，立即关闭放煤窗口;直到工作面全长顶煤放完为止，即完成一次放煤的生产过程。顶煤放完后，综采工作面便可继续向前推进。

随着近几年来煤矿综合机械化程度的大幅度提高及超强度开采，原煤田中开采条件较好的煤层逐渐枯竭，可采储量占总储量较大比例的薄煤层开采被提到议事日程上来，薄煤层综合机械化开采的课题同样也摆在面前。在我国煤矿中，薄煤层的储量占煤炭可采储量比例较大，在已探明的矿区中，有84%的矿区有薄煤层，储量约620亿t，占总储量的17.5%。由于在开采技术上

薄煤层属于难采煤层，机械化水平一直比较低，在开采煤层中产量比例小。在薄煤层中，由于受煤层薄、人员活动空间小等限制，在采煤方法的选择上是一个难题。传统的采煤工艺通常采用工作面打眼放炮落煤方法，该种开采方法产量低、安全性差。要提高单产水平和工作面效率，实现矿井安全高效开采，必须采用综合机械化开采。扩大综采的应用范围，提高综采的经济效益，实现煤矿生产的高产高效，是煤炭工业科技发展的一项重要目标，同时对煤矿的可持续性发展起到至关重要作用。电气自动化在机械设备中的应用

采煤机从中厚煤层起步，发展到薄煤层、大功率、大采高强力滚筒采煤机。从有链牵引、无链液压牵引方式，逐渐发展到了电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引。液压支架高度从薄煤、中厚到厚煤层，支架型式由占主导的掩护式，逐渐发展到有四柱支撑式低位放顶煤、两柱式的高位放顶煤(单输送机)、两柱掩护式低位放顶煤液压支架等多种架型。液压支架电液控制系统在美国、澳大利亚、德国等煤炭生产发达国家得到了普遍的应用，液压支架电液控制系统是实现综采工作面高产高效的关键技术设备，是今后发展的必然方向充分发挥机电一体化技术在煤矿开采中的作用。目前从国内煤矿的技术、经济条件和效益出发，电液控制液压支架主要用于年产400万t以上的一次采全高长壁工作面，600万t以上放顶煤工作面及薄煤层高效开采工作面。将在2年内结合各矿特点尝试第一套液压支架的电液控制系统。

电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化，综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控，使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度，检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态，自动调节支架推移输送机的拉移等。近期进行项目的调研、选型工作，与科研单位合作在东庞矿实施，重点解决采煤机的工矿在线检测、故障诊断及预报、显示与传输系统、采煤机自动运行控制系统等问题。使综合机械化水平上一个新的台阶。结束语

建设高产高效矿井是煤炭企业生存和发展的必由之路，是增强煤炭企业整体竞争力和可持续发展的基本途径。综合机械化在煤矿开采中的应用获得了良好的经济效益及社会效益，同时实现了高产高效现代化煤矿。

第二篇：浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用

浅谈综合机械化在煤矿开采上的应用 摘要：阐述了综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用，利用自动化控制技术，发挥机电一体化作用，建设高产高效矿井，对实现高产高效现代化煤矿具有重大意义。

关键词：煤矿机电 综合机械化 电气自动化

0 引言

在矿井的生产过程中，采煤工艺的先进与否直接影响整个矿井的生产能力。因此，要尽量选用先进的采煤工艺，从而到矿井的高产高效的目的。随着我国工业控制自动化技术的发展，煤矿机电自动化在矿上的应用日益增多。因为煤矿是高危行业，提高机电设备自身的安全可靠程度和自动化程度，最大减少用人，是实现矿井长治久安的关键所在，因此煤矿机电的自动化有力推动了企业安全高效、又好又快发展。综合机械化采煤技术的应用

目前世界上最先进的采煤工艺是综合机械化采煤，简称为“综采”，综采之所以先进是因为破、装、运、支、处等五个主要生产环节全部实现了机械化，减少了中间人力参与的环节，提高了劳动效率。

1.1 装备特点 煤炭井下开采的发展方向是实现矿井高产高效集中化生产。而实现矿井高产高效的前提是提高综采工作面的单产，实现工作面高产高效，达到一矿一面或一矿二面的高度集中化生产。实现综采工作面高产高效应以提高综采工作面的开采强度和采煤机的有效开机率为目标，其技术途径有提高综采工作面配套设备的小时生产能力。增加工作面的出煤点。提高综采设备及矿井生产系统的可靠性，减少工作面辅助工序的影响时间。实现综采工作面的高产高效主要有单一长壁综采工作面的高产高效和实现综采放顶煤工作面的高产高效。

采用大能力的新型综采装备来实现长期综采工作面高产高效，也是今后采煤机械化的发展方向，其装备的主要特点是:设备能力大。大功率(>800kW)电牵引采煤机的小时生产能力在1000～1200t以上，运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在500～2000t以上；自动化程度高，实现了机电一体化；为了适应采煤机快速割煤的要求，采煤机具备自动调高等功能；液压支架采用电液控制，能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制；设备性能好、可靠性高。

1.2 综合机械化采煤工艺 长壁综采是巴兰布矿近10年来利用中国综采成套设备获得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置仅有回风平巷、运输平巷和开切眼，通风系统完善良好。一般来说，加大综采工作面的长度，增加采煤机割一刀的煤量，相应地可减少工作面斜切进刀及端头作业等工序对生产的影响时间，因此能获得较高的产量。确定综采工作面的合理长度，一般以工作面日产量最高或吨煤成本最低为准则，制约工作面长度的主要因素是工作面地质条件和刮板输送机的铺设长度。增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。制约工作面走向长度增加的主要因素是回采巷道的掘进和支护、可伸缩带式输送机的铺设长度以及采场的地质构造。

短壁综合机械化采煤工艺的应用主要基于两个条件:即回采巷道实现机械化快速掘进和实现了综采工作面上、下端头的快速作业。这种采煤工艺使用于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型矿井，以及大型矿井回采块段小、不适宜布置长壁综采工作面开采的煤层。

短长壁综采是在已掘巷道巷柱式开发区内布置长壁工作面，并用综采成套设备回采煤柱的新式采煤法。印度巴兰布矿购置了中国综采成套设备，在63L短长壁综采工作面进行了试验。试验期间，65d采出煤炭102415t，平均日产1300t，最高日产达2000t，工效和采出率均有大幅提高。实践证明，短长壁综采在印度有广阔的推广前景，对中国中小型煤矿由巷柱式开采改为长壁综采也具有借鉴价值。

综采工作面放顶煤开采的生产过程是:工作面采煤机先截煤、移煤和推移输送机等工序;进行2～3刀后暂停截煤，依次分段打开支架上放煤窗口放顶煤，出现矸石时，立即关闭放煤窗口;直到工作面全长顶煤放完为止，即完成一次放煤的生产过程。顶煤放完后，综采工作面便可继续向前推进。

随着近几年来煤矿综合机械化程度的大幅度提高及超强度开采，原煤田中开采条件较好的煤层逐渐枯竭，可采储量占总储量较大比例的薄煤层开采被提到议事日程上来，薄煤层综合机械化开采的课题同样也摆在面前。在我国煤矿中，薄煤层的储量占煤炭可采储量比例较大，在已探明的矿区中，有84%的矿区有薄煤层，储量约620亿t，占总储量的17.5%。由于在开采技术上薄煤层属于难采煤层，机械化水平一直比较低，在开采煤层中产量比例小。在薄煤层中，由于受煤层薄、人员活动空间小等限制，在采煤方法的选择上是一个难题。传统的采煤工艺通常采用工作面打眼放炮落煤方法，该种开采方法产量低、安全性差。要提高单产水平和工作面效率，实现矿井安全高效开采，必须采用综合机械化开采。扩大综采的应用范围，提高综采的经济效益，实现煤矿生产的高产高效，是煤炭工业科技发展的一项重要目标，同时对煤矿的可持续性发展起到至关重要作用。2 电气自动化在机械设备中的应用

采煤机从中厚煤层起步，发展到薄煤层、大功率、大采高强力滚筒采煤机。从有链牵引、无链液压牵引方式，逐渐发展到了电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引。液压支架高度从薄煤、中厚到厚煤层，支架型式由占主导的掩护式，逐渐发展到有四柱支撑式低位放顶煤、两柱式的高位放顶煤(单输送机)、两柱掩护式低位放顶煤液压支架等多种架型。液压支架电液控制系统在美国、澳大利亚、德国等煤炭生产发达国家得到了普遍的应用，液压支架电液控制系统是实现综采工作面高产高效的关键技术设备，是今后发展的必然方向充分发挥机电一体化技术在煤矿开采中的作用。目前从国内煤矿的技术、经济条件和效益出发，电液控制液压支架主要用于年产400万t以上的一次采全高长壁工作面，600万t以上放顶煤工作面及薄煤层高效开采工作面。将在2年内结合各矿特点尝试第一套液压支架的电液控制系统。

电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化，综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控，使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度，检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态，自动调节支架推移输送机的拉移等。近期进行项目的调研、选型工作，与科研单位合作在东庞矿实施，重点解决采煤机的工矿在线检测、故障诊断及预报、显示与传输系统、采煤机自动运行控制系统等问题。使综合机械化水平上一个新的台阶。结束语

建设高产高效矿井是煤炭企业生存和发展的必由之路，是增强煤炭企业整体竞争

力和可持续发展的基本途径。综合机械化在煤矿开采中的应用获得了良好的经济效益及社会效益，同时实现了高产高效现代化煤矿。

第三篇：全国煤矿自动化开采技术现场会在陕西省召开

全国煤矿自动化开采技术现场会在陕西省召开

2015年5月19日，由国家安全监管总局、国家煤矿安监局组织的“全国煤矿自动化开采技术现场会”在陕西省陕煤化集团黄陵矿业公司召开，总结交流、学习推广中国煤科所属天玛公司自主开发的黄陵一号煤矿智能化无人开采技术等先进经验，发挥典型示范带动作用，提升煤矿机械化、自动化、信息化和智能化“四化”水平，促进产煤地区和大型集团企业实现减矿、减面、减产、减人“四减”要求，推动更多煤矿实现“零死亡”目标，促进全国煤矿安全生产形势持续稳定好转。

会上，中国煤科董事长王金华作了题为“实现安全高产高效现代化煤矿的必由之路——智能化无人开采技术研发探索与实践 ”的专题报告。报告就智能化无人采煤的必要性和意义、国内外自动化采煤技术状况、智能化无人开采技术特点及在黄陵一矿的应用效果、智能化无人开采技术的发展方向和应用展望等进行了科学的论述。该项技术采用“无人操作，有人巡视” 的智能化无人开采生产模式，把人的视觉、听觉延伸到工作面，将采煤工人从危险的工作面采场解放到顺槽监控中心或地面控制中心，实现在监控中心对综采设备进行远程操控。黄陵一矿自动化工作面率先达到了工作面内有人巡视、无人操作的常态化生产，平稳运行一年，在较薄煤层达到了最高月产量17万吨，实现了安全生产“零”事故，开创了综采工作面采场无人化采煤的先河。实践证明，工作面少人化、无人化开采是真正的本质安全，是实现安全高产高效现代化煤矿的必由之路。

大会对煤矿智能化无人开采技术的推广给予了高度肯定，为煤矿装备制造企业指明了方向，相信在不久的将来煤矿智能化无人开采必将成为煤炭生产的“新常态”。中国煤科在该技术领域的创新将会更上新台阶，对煤炭行业技术进步做出新贡献！

第四篇：浅谈农业生产机械化在烟草上的应用

浅谈农业生产机械化在烟草农业的应用

摘要：随着科学技术的发展，愈来愈多的机械化被利用在农业生产上。烟草也不例外，机械化可以大量的节约劳动力和，实现统一管理，统一规划，将烟草的生产进行机械化对现代烟草农业有着极其深远的意义。为此，本文阐述了农业生产机械化在烟草上的应用。

关键词：农业生产机械化；烟草；应用

1现代烟草农业概念

现代烟草农业是现代农业一个重要组成部分，现代烟草农业表现出了现代农业的基本特点和要求，它是指用现代物质条件装备烟叶生产，用现代科学技术改进烟叶生产，用现代发展理念引领烟叶生产，用培养新型烟农发展烟叶生产。强调把烟草业纳入到整个现代农业的建设范围内进行规划，用现代农业的标准打造烟草产业，使烟草产业的独特优势得到发展和进步，使现代烟草农业在现代农业的大框架下扬长避短，与现代农业融为一体、优势互补、长长相济、相得益彰，得到内容上的延伸，技术上的改造，质量品质上的提升发展现代烟草农业就要以现代烟草农业理念为统领，按照“一基四化”的总体要求，全面完成烟水、烟路、烤房、机械化为主要内容的基础设施建设，建立健全专业化服务体系，实现统一供苗，统一机耕，统一植保，统一烘烤，促进烟叶技术的集成化及主要劳动过程机械化[1]。只有通过现代烟草农业建设，才能使烟叶生产条件明显改善，综合生产能力明显提高，抗御自然灾害能力明显增强，实现烟叶生产的高产、优质、高效、生态、安全。2发展现代烟草农业的意义

有效解决农业资源与发展的矛盾。中国耕地、水资源紧缺，生态环境脆弱，优质烟草生产需要优越的自然生态条件，而烟叶的发展加剧了农业资源紧缺的矛盾，通过发展现代烟草农业，转变农业增长方式，优化农业生产布局和生产结构，集中有效地利用自然资源，着力推进烟叶生产手段和经营方式的现代化[2]，可以减少烟草农业对自然环境的过度依赖，保持农业资源的可持续利用，减缓农业资源与发展的矛盾。

引领现代农业的发展。中国农业现仍处在传统农业向现代农业发展的过渡阶段，多数地区仍处于起步阶段，通过发展现代烟草这个特殊农业可以有效地将我国烟农、烟厂、烟草公司、烟区政府联系起来，通过生产基地产业化运作模式和组织生产管理体系，组成比较完整的产业链，为现代农业的发展提供有价值的参考。

减轻烟农的劳动强度。传统烟草种植完全靠手工及简单的工具来完成，由于烟农的土地资源分布比较散，只能零星分散种植[3]，仅靠烟农苦干来应对烟叶生产工种繁杂、工序多的要求，而且在种植过程中烟农的生产水平参差不齐，生产效率得不到保证，不仅严重制约着烟农生产水平的提高和经济收入的提高，还导致烟叶生产的良莠不齐。发展现代化烟草农业可以用现代物质条件装备，适度地进行规模经营，有效地提高生产效率，缩短工期，降低成本，提高烟苗的成活率和烟株自身的素质。把烟农从技术难度高、劳动强度大、承担风险多的环境中解脱出来，提高烟草的生产水平，为烟农的创收打下了良好的基础，促进烟叶产业的可持续发展。

3农业生产机械化在烟草上的应用

在现代烟草种植生产中，从土壤深耕深翻、碎土起垄、烟苗移栽、覆膜、中耕培土、灌溉施肥、病虫害防治、打叶采收、烟叶绑扎、烟叶烘烤和烟秆拔出等环节都可以配套大、中、小型农机具实现机械化作业[4]。

(1)整地机械化。在耕整地环节由于现代烟草种植规模化、连片化和相对平整化，为大中型拖拉机作业提供了条件，大中型拖拉机可以配套烟草种植所要求的各种机具，实现机械化深耕深翻、碎土、规格化高起垄为机械化烟苗移栽创造条件。

(2)现代化育苗。现代烟草种植大多以先育苗后移栽的方式进行，育苗产业化、集体化有利于现代烟草农业的发展，大力发展育苗专业户、育苗工厂、减少自主育苗，扩大专业户育苗规模，逐步实现育苗工厂化、管理集约化，这样可以将劳动力从繁重的育苗劳动中解放出来，提高生产效率。据有关部门统计，烟农从育苗专业户手中购买烟苗需825/元hm2，比自己育苗成本降低225元。实现育苗产业化可以有效地提高烟苗在育苗阶段的成活率，通过集约化管理可以提升烟苗的抗病虫害能力，这将为现代烟草农业的实施打下良好基础。

(3)烟草移栽、采摘和绑烟机械。移栽是烟草种植的两个重要环节。移栽、采摘和绑烟是烟叶生产中用工最多的环节，也是影响机械化进程的瓶颈。，烟草的种植密度以及均匀性对烟草生长及后期产品的品质有一定影响，这对烟草移栽提出了更高的要求，首先要最大限度地保证壮苗移栽，株、行距均匀一致，达到人工移栽很难达到理想的效果。同时，移栽又是一项费工费时的作业，为降低劳动成本，提高生产效率，争抢农时，也为了提高烟草产量及其品质，烟草移栽机研制和生产成了现代烟草农业实施的必要环节。不解决移栽、采摘和绑烟机械化作业的问题，烟叶生产机械化作业就无从谈起。

为了实现烟叶生产全面机械化，部分城市烟草部门积极与农机部门合作，成立了攻关小组，他们采取“走出去学”、“引进来用”、“自行研制”、“发动烟农做”等多种方式，先后组织40多人次到国内外先进单位学习取经，引进日本烟用机械，自行研制了移栽机、起垄施肥一体机、覆膜机、中耕除草机等烟草种植机械。目前，烟叶生产每个环节都能进行机械化操作。机械化作业优势明显。就移栽而言，以前用人工栽烟，费工费力、成本高，栽种深浅不

一、株距不匀，苗后烟株长得参差不齐，影响了烟叶的产量和质量。用移栽机栽烟，栽得均匀、深浅一致，标准化程度高，移栽质量高，效率也大大提高。一台机器只需3个人，一小时能栽三四亩烟，一天就能栽30亩左右，一台移栽机相当于20多个劳力。相关部门还实行政策倾斜，如烟农使用大型拖拉机机耕，耕层深度达到25cm的，每亩就可以得到15元的作业补贴[5]，大大增强了烟农使用大型机械作业的意识。现在，劳动力价格越来越高，农场雇工越来越难，如果不用机械化，农场将寸步难行，经济效益将无从谈起。据测算，由于推行机械化作业，烟草农场亩平均用工量由原来的31个左右下降到目前的15个。发展现代烟草农业，离不开机械化的支撑。

(4)中耕机械化。烟苗在生长过程中面临着中耕除草、培土、病虫害防治、打顶抹杈等作业，发展现代化烟草农业植保机械可以有效地提高烟农中耕时期的劳动效率，降低烟农的劳动强度。植保机械包括喷雾机械和打顶抹杈机械等机械。(5)烟草收获机械。传统的烟草收获是靠烟农手工收获，在收获过程中工作量大、强度高，发展烟草收获机械可以提高烟草收获的效率[6]，减轻烟农的负担，而且机械化作业可以实现烟草收获的标准化。自动摘叶收获机可以逐次收获烟叶，这样可以保证烟叶较高的质量。烟叶收获后可以使用编烟机对烟叶进行编织，为烟叶的烘烤做准备。

(6)烘烤专业化。烘烤是对收获的烟叶进行加工的一项重要环节，烘烤的好坏将直接关系到烟叶的等级，就鼓励种烟大户或烘烤专业户自行建设烤房，坚持以密集式烤房为主、以集群建设为主、以整村连片推进为主的“三为主”原则，并由烟草公司聘请烘烤经验丰富的人员对业主进行培训。最终可达到降低烘烤成本、减少烟农劳动强度、提高烘烤质量的目的。而烟叶烘烤环节中，热交换装置实现了集中烘烤。

(7)地膜捡拾烟杆处理机械化。烟叶收获后烟草地膜捡拾机械对烟苗移栽期所铺设的地膜进行捡拾作业，最低限度地降低地膜对环境造成的污染。并且，残留烟秆的及时清除是很必要的，采用烟秆拔出机将残留烟秆及时拔出，可以避免残留烟秆对土壤养分的进一步吸取。

烟草农业机械化的建设不仅能够提高烟农的生产效率，还可以提高烟农的经济收入，为我国烟草行业提高竞争力打下了良好的基础。现代烟草农业机械化是现代农业的一个重要组成部分，发展烟草农业机械化可以带动农业机械化、现代化的建设，有利于我国农业的健康发展[7]。

而现代烟草农业机械化体系的构建过程中需要大量的资金，单靠烟农自己的经济实力是远远不够的，需要国家和烟草部门的全力支持。其中，烟草专用机械已经实行国家和烟草部门双向购机补贴，大大减轻了烟农购买烟草机械的经济压力;在烟农使用机械化种烟过程中需要专业人员对烟农进行技术方面的培训，使烟农的生产技能逐步提高到现代烟草种植的需要程度。这样才能确保烟农保持较高的种烟积极性，同时也能降低烟草种植成本。由此，更有效的将农业生产机械化进行大面积的推广！

参考文献：

[1] 殷寿安，林选知，张瑞勤，等.机械化在现代烟草农业中的作用及发展建议[A].现代农业科技.2011(19):359-360.[2] 徐春光，刘志勇.机械化解决烟草种植难题.农机科技推广.2010.02:38-39.[3] 王庆华.现代烟草农业率先实现机械化的现实性与可行性分析

[4] 林选知，殷寿安，张瑞勤，等.现代烟草农业机械化技术体系构建探讨[A].现代农业科技.2012.(1):249-252.[5] 周春莉.烟草农业机械引进的研究调查[A].2012.39(3):17-18.[6] 马世俊.云南省烤烟种植机械化的发展战略研究[D].昆明:云南农业大学，2009． [7] 周银丽，张薇.蒙自地区烤烟现状分析初报[J].蒙自师范高等专科学校学报.2002(8):36 －39．

第五篇：罗克韦尔自动化煤矿综合自动化技术在山西柴沟煤矿的应用（本站推荐）

自动化煤矿综合自动化技术在山西柴沟煤矿的应用

摘要：本文介绍自动化技术在山西怀仁联顺玺达能源公司柴沟煤矿的应用。采用罗克韦尔自动化的集成架构及其三层网络技术、罗克韦尔自动化产品，把其他厂家产品天衣无缝地集成在同一个数据网络中，实现整个矿井的“遥控、摇信、遥测”综合自动化控制。

关键词：罗克韦尔自动化 集成架构 煤矿 综合自动化控制 1 引言

山西怀仁联顺玺达能源公司柴沟煤矿下属北京鲁能煤业公司，坐落在煤炭资源丰富的山西省朔州市。根据国家建设十三个煤炭基地的总体规划,“关小建大资源整合”的产业政策,鼓励煤炭企业关小建大，通过资源整合，实现产量集中，提高回采率，减少资源浪费，确保安全生产，维护地方利益等政策，整合三个小煤矿构建成一个现代化大型煤矿—柴沟煤矿。该矿井建设规模为年产600万吨，2006年底开始基础建设，2007年5月投产。该煤矿综合自动化学习了神华集团神东公司的模式，结合自身实际地理环境，以罗克韦尔自动化技术为基础，完成整个矿井和洗煤厂的控制及其监控系统的集成。

煤炭行业是具有强烈行业特征的特殊产业，其特点是：煤炭是非再生性一次能源，煤炭企业的寿命决定于矿井范围内的埋藏量和开采强度；开采与洗选是多种技术相结合、多工种相配合的复杂系统工程，任何环节的失常都可能造成全面停产，甚至引发严重灾害事故；采掘作业是在极限条件下进行的，存在危及人员安全的自然灾害和影响身心健康的恶劣环境，安全始终是制约煤矿生产的瓶颈。

矿井生产包括开采、掘进、运输、通风、安全、排水、供电、洗选等多个环节。在这些环节中，各种监测、监控系统繁多复杂。根据矿井的特殊性华光信息技术公司已经在神华矿井成功的实现矿井综合自动化系统。煤炭行业实施综合自动化的关键是将工业自动化控制技术与煤炭行业的特征及实际相结合，开发具有显著行业特色的现代集成生产系统。随着工控行业的迅速发展，市场不再是一种品牌的天下，煤矿企业要求使用的产品品牌多样化，多种品牌的产品通过工业以太网以及协议的转化都能够在同一个系统配合使用，共同组成自动化控制系统。2 工艺系统简介 2.1矿井工艺系统

柴沟矿井开采的主运输流程：综采工作面或掘进→顺槽胶带机→大巷胶带机→主井胶带机→原煤上仓胶带机→原煤仓。

全矿井配备一套综采设备，美国JOY公司的采煤机、德国DBT公司液压支架和输送机。顺槽胶带机由北京华宁开关柜控制，大巷胶带机、主井胶带机和上仓胶带机都选用变频控制。风井为立井，采用对旋风机抽出式通风。井下主供电和排水在中央变电所及水泵房系统。整个矿井的调度集中控制由调度监控网络完成。

2.2洗煤厂工艺系统

柴沟煤矿洗煤厂的建设规模为6.0Mt/a，主要工艺部分组成：原煤准备系统（包括原煤仓下给煤机和原煤入洗胶带机等）、主洗系统（包括筛分—重介浮选联合流程）、块煤脱水、末煤脱水（浓缩及压滤系统）、产品装车系统。

整个洗煤厂的电控系统很简单，分为两部分：原煤仓下、主厂房、浓缩车间、矸石仓等用电设备及其相关带式输送机的配电控制为主厂房电控系统；产品煤带式输送机及产品仓用电设备的配电控制为产品仓电控系统。2.3自动化控制系统

根据监控分站的位置分散、距离远的特点，控制网络按生产关系和物理位置构成的逻辑多链路网络结构，将柴沟矿所有监控点通过多链路连接为一个统一的控制网络，并接入矿、厂、站调度（集控）室，形成煤矿生产综合自动化系统。

选用ControlNet作为控制层网络，主干采用光纤传导模式，由调度中心通过62.5/125μm光缆连接控制分站或控制系统，构成整个控制层网络，其余如皮带监控系统用软件编程实现第三方通讯就近接入网络。

调度（集控）室是全矿安全生产的监控指挥中心，所有的控制信息在这里汇总并由此发布。根据控制网结构，设置2台监控主机，互为热备，分别经控制网连接ControlNet与EtherNet网关中的ControlNet接口模块，而EtherNet接口模块接入矿局域网交换机，两种接口模块间经由ControlLogix网关背板直接通讯，完成ControlNet和EtherNet的互联互通。

监控软件平台采用RSView32，通过SCADA Server实时采集各系统的数据，即可在调度室实现操作控制；数据上传矿信息网后，可实现在办公终端监视生产过程，供决策部门和管理部门掌握生产最新动态。3生产系统配电及控制 3.1矿井生产系统

矿井生产系统配电控制的范围从井下大巷胶带机开始经过主斜井胶带机至原煤仓刮板机为止。根据生产系统用电负荷要求，在主井皮带驱动机房设一座《地面井口变电所》，在大巷皮带机头附近设一座《中央变电所及水泵房》。(1)胶带机运输系统

原煤主井皮带采用德国西门子公司生产的变频调速系统，配置如下：

·胶带机基本参数(见表1)

表1 胶带机基本参数

·变频器基本参数(见表2)

表2 变频器基本参数

·PLC控制设备组成

主井皮带监控系统选用AB ControlLogix系列可编程序控制器及ControlLogix I/O系统，通过SST-PFB-CLX模块与变频器建立Profibus通讯，完成变频器数据采集和控制功能。

(2)主井皮带变频器控制系统原理图

主井皮带变频器控制系统原理图如图1所示。

图1 变频器控制系统原理图

主斜井皮带机保护，选用ZBK-Ⅱ型皮带保护系统，配有打滑、拉绳、跑偏、纵撕、堆煤等传感器，并配有扩音电话，实现予警与通话功能，该系统以RS-485通讯口与主井口PLC链接，完成ZBK-Ⅱ与工控网的通讯。

上原煤仓皮带保护也设有拉绳、跑偏、纵撕、堆煤、速度等保护，因该皮带较短，为节省投资各种传感器均接入PLC输入模块，实现皮带机的保护功能。

原煤上仓皮带变频系统选用ABB变频器系统，通过DeviceNet网络，与设在井口配电室的PLC主控机进行通讯，3.2大巷胶带机变频控制系统

大巷胶带机变频控制系统主要部件组成如下：

(1)745kW 水冷变频器，包括12脉冲整流单元和各自独立的逆变单元;

(2)两台500kW防爆驱动电机通过减速箱和高、低速联轴节与主驱动滚筒相连;

(3)胶带机变频启动柜内安装有胶带机调速用的变频器和PLC控制系统;

(4)胶带机变频控制系统是通过一套水和空气的交换系统实现冷却降温。

大巷变频控制系统的PLC采用Rockwell公司生产的SLC，通过DH+线与附件的中央变电所的ControlLogix系统相连，实现网络的互联和数据共享。

顺槽胶带机系统也通过标准Modbus协议接入中央变电所的ControlLogix系统。

胶带机控制系统经过Control Net工控网，完成在矿调度室对几条皮带的自动控制。3.3井下排水泵房及中央变电所三遥系统

由于井下中央水泵房与中央变电所是联合建筑，其配电设备也是一个整体，因此按一套三遥系统进行设计。

为了实现三遥功能，在矿调度室对排水泵进行遥控、遥测、遥信，由一套以ControlLogix PLC组成自控系统，外设负压、压力、液位等传感器监测水量参数，通过4-20mA模拟量信号接入PLC(1)高压配电系统

所内共有KYGC-Z型高压柜29台，其中，进线两回、PT两回、联络一回、负荷24回。

为实现变电所三遥控制，在每台高压柜加装一套FLEX远程I/O模块，通过DeviceNet网与设在所内的PLC联网，经ControlNet工控网与设在调度室主控机链接，实现在调度室对高压柜的分合闸及检测分合闸与储能状态；微机保护系统，通过该系统通讯机Modbus口与PLC联网，实现在调度室监测各高压柜电气参数（如电压、电流、有功功率、电度、cos φ等）及其状态参数（如短路、过流、漏电、失压等）。

(2)自动控制原理

·被控设备：3个高压柜、3个低压柜、1台射流泵、6个电磁阀、3个排水泵、3个电动阀及水泵和电磁阀的就地按钮。

·闭锁关系：射流泵闭锁排水泵（真空度达到后才能起排水泵），排水泵闭锁电动阀（但是电动阀若有故障也得停泵），停止排水时要先关电动阀再关排水泵。

·工艺流程及控制逻辑。

(3)主流程

自动启动水泵的流程：开启电磁阀→开起射流泵→检测真空度→真空度到位，关电磁阀，关射流泵同时开启主排水泵→检测正压力→开电动阀

辅流程及停泵流程：关闭电动阀门→关闭水泵

·判断水位→达到高水位起泵排水（起动过程同主流程）。

·遇到故障或要停止排水都要先关阀门再关泵（如果遇到阀门故障则直接停泵）。

·水泵操作先分为就地和程控（就地就是现场按钮控制），程控又分Panelview和远控（Panelview是指plc上面的Panelview按钮控制），远控为调度室上位操作。

·P.V操作和上位操作是一样的。3.4 通风机三遥系统

(1)被控设备

·两台对旋式通风机；

·两台风门绞车。

(2)矿井通风机三遥系统要完成以下自动控制功能

·主扇正常状态下的开、停控制；

·主扇定期轮换控制；

·矿井发生事故需返风时的倒转返风控制；

·风门绞车控制。

以上控制内容均具有遥控与就地控制两种方式。

(3)主扇监控系统需检测的参数

·主电机电器参数：电压、电流、有功、电量、功率因数；

·主扇温度参数：主电机定子及轴承温度、通风机轴温；

·通风机及风门运行状态参数；

·通风机的负压、风量及进口风速。

(4)主扇监控系统与工控网联，实现在矿调度监控

(5)矿井通风机三遥系统配置

通风机房共有15台高压柜，按照智能柜的要求加装PM3000和FLEXI/O模块。

为了实现通风机三遥，在矿调度室对通风机进行遥控、遥测、遥信，由一套以ControlLogix PLC组成自控系统，外设整套负压、风量及进口风速监测装置，通过4-20mA模拟量信号接入PLC。

矿井生产系统，设三套PLC控制主机，完成井下顺槽、大巷胶带机、主井胶带机、上仓胶带机、配仓刮板，电动闸板等自动控制，PLC选用统一ControlLogix机型，根据功能与自动控制要求，配有各种功能模块。4 网络架构采用罗克韦尔自动化网络架构

信息层(Ethernet/IP工业以太网)、控制层(ControINet)和设备层(DeviceNet)。ControlNet是一种高速的自动化网络，可以提供5Mbps的数据传输能力，实时性强，它也因其高度的确定性和可重复性闻名，适用于对控制要求高的复杂环境。它采用并行时间域多路存取(CTDMA)加隐性令牌技术来控制节点对总线的访问，采用通用工业协议CIP保证它的上层协议通信。ControINet技术采取了一种新的生产者/客户通信模式，不仅支持传统的点对点通讯，而且允许同时向多个设备传递信息，从而提高了带宽利用率。ControlNet使用同轴电缆时距离可达5km，节点数99个，两个节点间距离最长达1000m，采用光纤和中继器后通讯距离可达几十公里。4.1洗煤厂生产系统

洗煤厂自动化控制系统的任务是完成各生产设备的控制及闭锁、洗选工艺自动调节以及信息上传和共享，是矿井生产自动化和信息化的重要部分。柴沟洗煤厂自动化控制系统按照安全、实用、可靠、先进、开放指导思想进行设计，吸收以往洗煤厂成功的经验，选用先进的技术和设备来保证整个系统安全可靠正常地运行。

洗煤厂参加集中控制的设备为：从原煤仓下给煤机开始至主厂房以及矸石仓、产品仓为止的全部生产系统的工艺流程设备。

柴沟洗煤厂设置两个监控分站，分别位于主厂房和产品仓低压配电室，控制网络主干采用光纤传导模式，将各监控点通过多链路连接为一个统一的控制网络，并接入洗煤厂集控室，形成一套生产自动化系统。皮带监控系统用软件编程实现第三方通讯就近接入网络，实现网络扩展。4.2系统主要功能

(1)控制方式分为两种：有闭锁的集中程序控制方式和无闭锁的就地控制。其中集中程序控制方式用于正常生产，就地控制用于维修和调试运行。

(2)按逆煤流分时序逐台程序起车，按顺煤流每台卸料完毕程序停车。

(3)设置起车预告信号，警示现场工作人员以免发生事故。

(4)设置禁止起动信号，一旦有紧急情况发生，现场和控制室人员均可解除设备的起动。

(5)在设备起车和运行过程中，如果某台设备因故障停车造成某台设备及其受闭锁的设备停车时，在事故解除后，经起车预告后，则由故障设备开始，按逆煤流方向依原程序继续起车，如故障较大，可转入停车或急停。

(6)在停车过程中，如遇到某台设备故障，则该设备和受其闭锁的设备立即停车，不受该闭锁控制的设备则仍按程序停车。

(7)在任何控制方式中，机旁停车控制按钮均可做到紧急停车。

(8)操作方式：通过人机对话的方式进行操作，控制室的操作人员通过上位机的键盘或鼠标来表达生产调度的意图和命令，去指挥PLC来完成系统的选择和操作。如起、停车命令等。

(9)屏幕显示功能：利用上位机的显示器模拟系统的工艺流程。显示系统中每台设备的工作状态及运行参数。通过对主要生产过程参数进行实时的在线检测，以趋势图的方式显示出来，使调度指挥人员随时掌握现场设备的工作状态及系统各类相关参数的变化情况。

(10)故障报警及打印功能：应用上位机组态软件开发本系统的上位机监控、管理及故障报警功能软件。该报警软件可显示现场设备的各种保护、料位、液位、设备故障等状态。并可即时的打印出报警报表。对各工艺参数可进行制表、打印，实现科学的生产管理。

(11)加压过滤机自动控制应用DH+网接入系统，其上位软件使用Rsview32，便于远程维护及系统整合。

(12)絮凝系统通过DeviceNet网络接入控制主机，实现絮凝剂制配添加功能。4.3柴沟洗煤厂PLC网络配置图

图2为柴沟洗煤厂PLC网络配置图。

图2 柴沟洗煤厂PLC网络配置图

4.4柴沟矿井综合自动化系统网络结构图

图3为柴沟矿井综合自动化系统网络结构图

图3 柴沟矿井综合自动化系统网络结构图 结束语

在建设矿井方案讨论中，我们讨论过两种方案：一种是现在实际实施的工业控制网ControlNet+以太网方案；另一种是全以太网方案。两种方案比较各有优缺点：第一种方案：多年沿用的工业控制网络，可靠性和实时性得到保证，缺点在于专用性和较低的速率；第二种方案缺点在于（1）病毒容易侵入网络，造成网络瘫痪，可靠性不高；（2）添加中继设备投资太高。随着网络技术的发展，可靠性的提高和价格的降低，第二种方案将成为今后的发展趋势。

矿井的皮带电机、风机、泵类等设备是矿井及洗煤厂的关键设备，设备的供电电压从660V到10KV，耗电量达到企业电力消耗的1/3以上，一方面，这些设备在设计时，通常是留有一定余量；另一方面，由于工况的变化，泵类需要不同的流量，皮带设备也会空转运行，或者少量货载运行，风机的风量也是变化的，通过变频控制电机，可以节省大量的能源，改善设备性能，使他们更符合生产工艺。

成功的应用罗克韦尔自动化的集成架构及其三层网络技术、罗克韦尔自动化产品，实现了柴沟煤矿综合自动化系统，也是西安华光信息技术有限公司在神华集团神东公司矿井自动化系统应用后的又一个成功的应用，一个个安全、高产、高效的自动化矿井也将推动我国煤炭行业更上一个台阶，必将坚定我们对先进的罗克韦尔自动化产品的信任。