煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

1、煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析摘要：隨著電子技術(shù)發(fā)展，電氣自動化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用， 也促進(jìn)煤礦生產(chǎn)效率的提高。然而，如何對煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè) 計(jì)，還需要設(shè)計(jì)人員不懈努力，進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。關(guān)鍵詞：煤礦；電氣自動化；控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)一、煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)分析1.1信息米集系統(tǒng)采集信息是PLC的主要功能，作用于煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)核心部分。通 過通訊模塊，將礦井下情況的信號以參數(shù)的形式傳送至可編程控制器中，并根據(jù) 煤礦生產(chǎn)的電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行的情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，以便在突發(fā)情況發(fā)生時及 時反饋給相關(guān)技術(shù)人員。另一方面，能夠通過主從站之間的信息交換，實(shí)現(xiàn)人

2、機(jī) 交互的工作狀態(tài)，不斷將運(yùn)行信息以聲光的方式發(fā)送，可以進(jìn)行連鎖保護(hù)，這是 電控系統(tǒng)本身具有的一個重要功能。1.2電磁閥在煤礦生產(chǎn)作業(yè)之中，所使用的電磁閥可以通過進(jìn)氣系統(tǒng)劃分為兩類，分別 是耐腐型電磁閥及普通型電磁閥。由于煤礦作業(yè)的工作環(huán)境相對復(fù)雜，存在著大 量腐蝕性物質(zhì)，這些腐蝕性物質(zhì)會影響煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的正常使用。如何提高 煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的抗腐蝕性成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。耐腐型的電磁閥通常用四氟 乙烯制成，具有成本低廉、抗腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)作業(yè) 的進(jìn)氣系統(tǒng)中。1.3 PLC控制器PLC控制器作為自動化的控制設(shè)備能夠用于煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的控制工作。 煤礦生產(chǎn)電氣控制系統(tǒng)

3、主要采用PLC （可編程控制器）支持煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的 整體運(yùn)作。一般來說，自動化煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的PLC可編程控制器主要由CPU 主站單元、數(shù)字量輸出模塊、擬量輸出模塊、特殊通訊模塊、數(shù)字量輸入模塊及 模擬量輸出模塊六大部分組成。主站單元CPU處理器增加了輸出點(diǎn)，從而方便系 統(tǒng)直接對煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備進(jìn)行控制，另外，在轉(zhuǎn)速、頻率方面擬量輸入模塊都 有很大進(jìn)步，不但能夠用于采集信號，還能保證操作員用于多線操作。此外，擴(kuò) 展單元將煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備分為上下部分，配置16點(diǎn)數(shù)字輸出模塊，從而增強(qiáng) 電氣控制系統(tǒng)對電氣設(shè)備損壞報(bào)警系統(tǒng)等部分的控制，增加數(shù)字信號的交換頻率， 在低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能的煤礦

4、生產(chǎn)設(shè)備電子控制系統(tǒng)構(gòu)成，控制執(zhí)行元件 工作的時序，從而達(dá)到理想的煤礦生產(chǎn)效果。1.4參數(shù)測量與控制就電氣控制系統(tǒng)而言，溫度控制、礦井水泵的開合控制都是其核心內(nèi)容，將 直接反映煤礦的電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，因此優(yōu)化電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)對于煤礦的 生產(chǎn)工作具有十分重要的意義。通常情況，測量設(shè)備的熱電阻作為對應(yīng)的傳感器 都能保持清晰的傳感功能，需要注意的是，要將傳感器的溫度保持在100 C以內(nèi) 1。通過將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，最終實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電氣控制系統(tǒng)在企業(yè) 的日常煤礦生產(chǎn)工作中扮演著關(guān)鍵角色，可以借助監(jiān)控層與網(wǎng)絡(luò)連接，從而實(shí)現(xiàn) 對瓦斯含量的計(jì)算、通風(fēng)情況的檢測、采集數(shù)據(jù)的工作，動態(tài)的對單元過程、

5、設(shè) 備進(jìn)行控制。而管理監(jiān)控層的應(yīng)用主要是利用組態(tài)，采集數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處 理相關(guān)信息數(shù)據(jù)的目的。二、煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)狀無論是國際或者國內(nèi)，煤礦業(yè)的自動化發(fā)展必然將成為未來發(fā)展的道路。無 論在煤礦的建設(shè)還是發(fā)展中，自動化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、診斷、維護(hù)等諸多內(nèi) 容，實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)過程的自動化，是對工作效率的提高。目前，根據(jù)我國煤 礦自動化規(guī)劃要求，我國建設(shè)的新建礦井均為綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺主導(dǎo)生產(chǎn)管 理。正在生產(chǎn)的主力礦井，均為自動化基礎(chǔ)好的礦井，從設(shè)備集中控制向系統(tǒng)集 中控制轉(zhuǎn)變，對一些老礦井進(jìn)行自動化改造，按照節(jié)能降耗的原則，進(jìn)行逐步的 改造。目前，自動化控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用在多個行業(yè)，其中

6、煤礦、火電、核電、 化工、石油等行業(yè)對自動化的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，并處在不斷發(fā)展之中，結(jié)合現(xiàn) 狀，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)創(chuàng)新后，未來的發(fā)展方向，則是將技術(shù)與成熟的產(chǎn) 品、多年實(shí)際運(yùn)行過程中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整合，對自動化控制提供更為完整、整體性 的方案。三、煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施3.1優(yōu)化系統(tǒng)硬件（1）輸入電路。在針對輸入電路進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時，雖然PLC的供電電源通常 具有寬幅適用性，處于AC 85V240V。然而，由于井下作業(yè)環(huán)境及條件較為艱苦 且會對電氣供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性造成不利影響。通過將電源凈化元件（電 源濾波器、隔離變壓器等）設(shè)置在輸入電路中可以發(fā)揮抗干擾的作用，且對保障 控

7、制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性、可靠性及安全性具有很大作用。利用具有雙隔離技術(shù)的 隔離變壓器，可以實(shí)現(xiàn)利用初級電氣中性點(diǎn)讓電路變壓器初級、次級線圈屏蔽層 接地，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低電流脈沖干擾的目的。此外，以DC 24V作為PLC的輸入電 源并按照其容量調(diào)整負(fù)載，并進(jìn)行全面的防短路操作。這樣有助于加強(qiáng)煤礦整體 的電氣自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）輸出電路。在煤礦水泵機(jī)房的電氣自動化控制系統(tǒng)中，PLC輸出頻率 為6 次/min，可以采用繼電器輸出，其抗干擾能力與帶負(fù)載能力相對較強(qiáng)。如果 PLC輸出帶電磁線圈或者其他感性負(fù)載，為避免產(chǎn)生浪涌電流對PLC芯片造成損 壞，可以在電路盤上接續(xù)二極管，使其充分吸收浪涌電流，保

8、證PLC芯片。3.2優(yōu)化系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件的優(yōu)劣對于煤礦開采工作的順利進(jìn)行也至關(guān)重要，對系統(tǒng)軟件進(jìn)行 創(chuàng)新，意味著對于不同變化條件可以進(jìn)行更加細(xì)致的滿足，即提高開采效率和開 采質(zhì)量。對這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要通過進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部軟件的處理，處理得當(dāng)則是 完成這一目標(biāo)的關(guān)鍵步驟之一。對系統(tǒng)內(nèi)部軟件的處理，應(yīng)用直觀的圖表來展 現(xiàn)組合裝配，不僅是PIC系統(tǒng)應(yīng)用過程中的關(guān)鍵步驟，同時也是技術(shù)上的難點(diǎn)。 系統(tǒng)創(chuàng)新或優(yōu)化的工作，應(yīng)該從自身的規(guī)模進(jìn)行，在了解煤礦開采工作實(shí)際需求 的前提下，進(jìn)行工作設(shè)計(jì)，選擇軟件的參數(shù)，并且進(jìn)行合理搭配，使優(yōu)化/創(chuàng)新之 后的系統(tǒng)可以與煤礦的實(shí)際運(yùn)行情況相匹配，然后在實(shí)際操作過程中，完成

9、對工 效和質(zhì)量的提升。3.3優(yōu)化設(shè)備系統(tǒng)煤礦的開采，現(xiàn)代化式應(yīng)用自動控制系統(tǒng)，提高工作效率即意味著提高企業(yè) 的競爭力。為了電氣自動化控制利用更加高效，選用PIC設(shè)備之前，必須進(jìn)行整 體性系統(tǒng)狀態(tài)和功能的評估。若只對煤礦開采中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測，可以選擇 微型設(shè)備。但是礦井中，水位高低直接影響著水泵的工作狀態(tài)，所以對PIC的選 擇上就必須選擇大型設(shè)備。在優(yōu)化設(shè)備系統(tǒng)上，使設(shè)計(jì)要求水平更高并對礦井實(shí) 施全方位實(shí)時監(jiān)控，是未來的主要發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)這一內(nèi)容，可以全方位對礦井 下的情況并數(shù)據(jù)進(jìn)行掌控。另一方面，在編程程序上，當(dāng)前主要有三種，分別 為手控編程、PIC編程和計(jì)算機(jī)編程。三者并沒有絕對優(yōu)劣，手動編程適合數(shù)據(jù) 較少時使用，PIC編程適合大規(guī)模的采礦需求，但是范圍有限制。計(jì)算機(jī)編程和 PIC編程的結(jié)合，能提高效率但是耗資大，以上多種編程組合方式中，在煤礦電 氣自動化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時情況的需求，因地制宜，因時制宜，完 成編程方式的選擇。結(jié)束語煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化對于煤礦工