分析煤矿电气自动化控制系统创新设计

分析煤矿电气自动化控制系统创新设计

任宇超

佛山市房建集团有限公司广东佛山528000

摘要：煤炭属于传统资源，而且煤炭资源不可再生，因此我国在煤炭资源的开发与利用上严格监管，在煤炭生产过程中采用现代化生产技术。现代化的生产技术相对于传统的生产技术有很大的优势，现代化的生产技术追求安全高效，在生产中会出现大量的数字和模拟装置，例如对瓦斯含量精确计算、实时监控风的状况、合理的控制矿井的水泵等。由此看来，政府为了提高煤炭资源的利用率，促进循环经济的发展下了很大的功夫，政府对一些煤炭企业加强监管，通过先进的电气自动化技术和多种开发渠道进行监督，使煤炭资源的消耗率降低。随着计算机技术的不断发展和进步，电气自动化技术也不断向前，在PLC技术的数字化和信息化前提下，煤炭电气自动化的安全性和效率都有很大的提高，使煤炭自动化控制更加快捷。煤炭电气自动化系统与传统的系统相比有很大的优势，它的使用可以突破天气的限制，及时在恶劣的天气下也可以正常工作，而且还能够保证煤炭开采的简洁和高效，计算机数字和程序的控制可以使煤炭生产更加安全。一些相关的煤炭企业应该加强对煤炭电气自动化系统的创新，降低系统的运行成本，尽量用最低的成本实现控制系统的高效快捷运行，提高电气自动化控制系统的性能，实现煤矿开采、生产和运输等一系列过程的数字化和自动化。接下来本文将对煤矿电气自动化控制系统创新设计做具体阐述，希望给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：煤矿；电气自动化控制系统

引言

煤矿电气自动化控制系统是完成对煤矿电气设备控制的关键，可推动煤矿电气设备的控制质量和控制效率，并降低电气设备的故障发生频率。然而，受到煤矿电气设备自动化水平和电气设备数量的提升，以往的电气自动化控制系统逐渐出现控制效果不理想和成本较高的现象，亟需改进。

1电气自动化控制系统的设备选型优化

1.1控制系统规模确定

结合现有控制系统规模，并根据煤矿的电气设备情况，展开对PLC的选型。主要是由于PLC的制造厂商和型号不同，就可能会导致控制系统的功能发生变化。结合不同规模选择不同型号PLC设备。①小规模。如具体煤矿生产中空气中瓦斯浓度的检测，则可以对微型PLC产品；②中规模。如具体矿井通风氧气浓度检测并决定矿井通风的效果，属于中等规模，则对具体的PLC产品选择中等规模。③大规模。如具体矿井安全检测部分，需要完成对整个矿井的监测，涉及内容较多，且监控流程较为复杂，故此，选取大型的PLC产品。

1.2编程工具选择

为完成煤矿电气自动化系统创新，需选择适宜的编程工具。具体的编程工具选择，结合规模情况，完成对编程工具选取。以大型PLC设备编程为例，可选择CRT编程器展开PLC的编程，还可以完成编辑和打印文本工作。

1.3确定I/O点数量及类型

根据煤矿使用电气自动化系统的需要以及被控制对象的复杂程度，确定所控制设备功能实现所需要的I/O点数量及其类型。在确定监控数量之后，统计各设备所需要的I/O点数量及类型，再汇总整个系统设备所需的I/O点数量、类型，列出数量和类型清单，最后预估系统控制内容容量，保障系统软件和硬件资源均具有一定的富余系数，以满足特殊情况下系统运行的需要。结合矿井供电情况，确定设备输出点动作频率和输出端输出方式。

2电气自动化控制系统创新设计

2.1硬件设计优化创新

硬件架构对系统运行的稳定性、安全性有着重要的影响。硬件架构优化涉及内容较多，下面主要从输入电路、输出电路和抗干扰三方面进行阐述。a)系统输入电路优化。煤矿使用电气自动化控制系统中，PLC供电电压一般为交流85V～240V，虽然具有较好的宽幅适用性，但考虑到断电或电压不稳定的情况，在系统输入电路位置加装电源净化元件，这样可保证PLC元件始终在允许电压范围内工作。结合容量情况对负载进行相应的调整，同时还需要做好周边线路的防短路工作，可在电源支路上安装保险丝，防止因出现短路情况而损毁PLC芯片；b)系统输出电路优化。输出电路优化设计需要结合矿井实际情况及应用需求，尽可能采用晶体管输出，这样可提高设备的速度且满足高频工作的需要。以A矿井水泵机房自动化控制系统为例，若PLC系统输出频率不超过6次/min，则可以直接选择继电器输出，这种方式最简便，抗干扰能力也比较理想。但若输出端有感性负载，在断电时会产生电流脉冲，可能对系统芯片造成影响。解决措施就是在电路旁并接续流二极管，吸收电流脉冲；c)抗干扰优化。抗干扰优化是自动化控制系统建设的主要内容之一，其可保障系统内部芯片等元件不受外界电磁环境的影响，确保系统运行的可靠性。抗干扰优化具体内容如下：(a)选择隔离变压器抗干扰的方式。电网中的高频干扰是由副边绕组间电容耦合产生的，因此抗干扰优化中选用与其频率相同的超隔离变压器，同时对中性点进行电容接地处理；(b)在系统外部安装带有金属外壳的工作柜，同样对其进行接地处理，利用金属外壳屏蔽外界电磁干扰；(c)对系统线路布设进行优化，将强电动力和弱电信号线路分开走线，二者之间应有一定的距离间隔，避免相互间产生电磁干扰。传输线路选用双绞线屏蔽电缆，也可在一定程度上起到抗干扰作用。

2.2煤矿电气自动化控制系统的软件创新设计

软件部分是电气自动化控制系统的基础，针对软件部分的创新设计，主要从软件的程序结构创新，在完成对程序过程的创新。对于程序结构的创新设计，主要通过对模块化设计的方式，按照实际控制部分，展开不同模块化的体现，并由控制中心对所有模块进行体现，且每个模块下均具有足够的任务内容。借助模块化的实现对结构的创新设计，使得结构更加合理，符合煤矿生产的控制需求。

2.3设备系统创新

随着现代化的发展，煤矿的开采也应该增加现代化元素，这样才能够使企业自身壮大，为了使煤矿开采趋于合理，需要选择PLC设备，在选择PLC设备之前，可以整体的检测系统状态，发现漏洞及时解决。加强对煤矿中瓦斯含量的检测，这不仅关系到煤炭的开采，还关系到人员的安全。在矿井中，水位的高低很重要，这不仅对后期水泵的工作产生影响，还会影响瓦斯的浓度，因此检测水位的高低需要选择大型的设备。在系统的优化上，系统的设计需要符合更高的水平，需要对矿井实行整体监控，这也是未来电气自动化系统的发展方向。要想实现这个目标，需要对矿井下的数据全面的掌握。此外，在程序的编制上可以采用三种方法，分别为手控编程、PLC编程和计算机编程。这三种方法各有利弊，其中手动编程不适合大量的数据，PLC编程适合大范围的开采。计算机编程不建议单独使用，可以和PLC编程一起使用，这样能够提高开采效率，但是有一定的损耗，这几种编程方式都需要具体情况具体分析，结合当时的电气自动化系统的情况，选择最适合的编程方式。

结语

随着电子信息技术的快速发展和煤矿生产机械化的不断推进，电气自动化控制的高速发展将是煤矿现代化生产的重要途径。然而，实现电气设备自动化控制的方式有很多种，应在保证系统运行效果的基础上，最大程度地对自动化控制系统进行优化。这样，一方面可以提高系统的运行效率，便于系统的管理维护，另一方面也可以降低系统的运行管理成本。

参考文献

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[2]刘琴.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2013(12)：159-160.