煤矿电气自动化控制系统的设计

煤矿电气自动化控制系统的设计
摘要：随着改革开放的深入，国家生产力得到很大发展。

新世纪后煤炭行业发生巨大变化，我国成为世界第一产煤大国。

同时安全生产矛盾尖锐，影响矿井安全生产的因素有很多，主要包括井下起火等。

瓦斯爆炸破坏作用大，是大火混合型爆炸灾害。

对煤矿设备工作状态实时监控非常必要，能保障设备安全可靠运行，减少运行人员离散，为大型设备生产集中控制信息化奠定基础。

现代化煤矿生产中安全生产离不开自动化控制装置，电气自动化控制系统是实现煤矿高效率生产的关键手段。

如何优化煤矿电气自动化控制系统设计，提升系统安全性是目前煤矿企业关注的问题。

关键词：煤矿；电气自动化；控制系统设计
1导言
众所周知，煤矿工业的作业环境与其他行业相对具有一定的恶劣性，这也是现代煤矿工业发展受到严重制约的主要原因，然而电气自动化控制系统的出现，使得上述问题得到了有效解决。

对此，如何通过电气自动化控制系统的优化来减少其成本，是目前多数煤矿企业最为关注的热点话题。

2煤矿电气自动化控制技术概述
电气自动化控制技术应用主要集中于对煤矿开采电子化控制，可以应用电气自动化控制系统的搭配机电设备使用，利用网络技术实现机电设备控制。

煤矿企业内部开采管理使用电气自动化控制技术。

自动控制是无人参与下，利用外加设备使机器设备按照预定规律运行。

自动控制技术研究有利于提高工作效率。

第一代过程控制体系基于5-13psi气动信号标准。

第二代过程控制体系基于0-10mA
电流模拟信号，表征电气控制时代到来。

70年代开始数字计算机应用，产生第三代过程控制体系，产生集中控制的中央控制计算机系。

系统信号传输大多沿用4-20mA模拟信号，随着控制集中问题出现，逐渐发展成分布式控制系统。

第四代过程控制体系随着半导体制造技术发展，计算机技术可靠性增加，目前普遍使用的
DCS主要特点是系统由计算机与智能部件构成控制系统。

第五代过程控制体系从DCS发展，FCS有更广阔的发展空间。

自动控制系统广泛应用于社会各领域，对冶金化工等生产中遇到的温度压力等物理量有相应控制系统，通过采用数字计算机建立控制性能更好的数字控制系统。

自动控制军事技术方面应用包括火力控制系统等。

航天方面应用领域包括导航系统等。

随着控制技术的发展，自动控制系统应用领域不断扩大。

煤矿能源具有悠久的开采历史，煤矿企业数量众多，煤矿利用率是煤矿开采的关键，提高开采效率是煤矿开采的要求。

煤矿企业利用电气自动化控制技术可以应用于井下通风，实现井下空气流通，将井外新鲜空气输送到井下作业环境。

电气自动化控制系统具有稳定性特点，技术应用避免人员操作造成资源浪费，提高煤矿开采的安全性。

3煤矿电气自动化控制系统的设计要点分析
3.1系统软件的设计与优化
3.1.1对程序设计进行优化
在进行程序设计的优化过程中，首先要综合考虑I/O（输入/输出）的正确分配，让其能够更好的满足电气自动化控制系统的具体性需求。

优化程序设计，需要依据煤矿企业的现实情况与实际的工作环境，来进行整体系统中I/O信号的统一编制，这样不仅可以确保系统运行的正常性与稳定性，同时还可以有效提升系统的维护效率，进而使电气自动化系统得到整体优化。

3.1.2对软件结构进行设计优化
在目前的煤矿技术中，要根据不同的煤矿开采情况，来优化和调整程序，进而将模块化设计应用到现代煤矿工业中来，但需要注意的一点是，在进行系统软件结构的优化时，要先对自身的生产特点与生产规模进行分析，然后在综合全方位因素对系统软件结构进行全面优化，这样才能更好的满足现代煤矿企业的生产与发展需求。

系统软件结构的优化要紧密结合煤矿企业的实际生产情况，只有这样才能将其的作用发挥至最大。

3.2系统硬件的设计与优化
系统硬件模块输入电路优化，应考虑PLC供电电源对应电压取值范围，多数
煤矿企业将系统PLC端供电电压取值为85-240V，由于大部分管理现场复杂，需
要在供电线路安装电源净化设备。

常见设备包括隔离变压器等。

应用滤波器电源
净化设备进行系统模硬件模块设计，要确保PLC输入电源保持为恒定值24V直流电。

为避免出现过载，要确保保险丝质量合格。

在系统硬件模块输出电路优化时，标志等相关设备装置输出作业由晶体管完成，使装置适应于系统高频性动作。

如
煤矿生产中水泵机房运用系统，正常运行中系统输出频率<6次/min，可利用继电
器完成输出作业，保障输出电路具有较强抗干扰性能，简化电路构成。

3.3系统设备的设计与优化
就目前来讲，电气自动化控制系统是现代煤矿技术的重要组成部分。

因此，
在进行电气自动化控制系统的优化时，第一步先对系统设备进行优化。

在煤矿工
业的实际生产过程中，会根据现场的作业环境来选用单片机，同时还要对设备本
身进行充分且全面的分析与监测，进而结合实际需求对系统设备进行优化，在煤
矿工业逐步发展的背景下，PLC设备也在逐步朝着全面监测的方向发展，从而为
现代煤矿的顺利运行提供保障。

另外，系统设备的优化还体现在系统编程工具的
创新与改革方面。

就现阶段来讲，手持、PLC应用和计算机的图形结合是目前大
多数煤矿企业会选择的编程工具，其具有工作低、工作范围小等缺点，这些因素
对现代煤矿工业的发展具有一定的阻碍作用。

对此，一个煤矿企业要想得到快速
且稳定的发展，就离不开对编程工具的创新与改革，只有提升了编程工作的效率，才能有效推动煤矿工业的可持续发展。

3.4抗干扰设计与优化
在整体的煤矿电气自动化控制系统的优化工作中，抗干扰优化是最为需要考
虑和重视的问题。

我们都知道煤矿工业的实际生产环境较为恶劣，会系统中的硬
件设备产生较大的影响，这些因素都会对煤矿工业的进步与发展带来一定的阻碍
作用。

以此，就更能彰显出抗干扰优化的重要性。

以下两种是最常用到的抗干扰
优化方法：第一种是电磁屏蔽及线路的优化；第二种是隔离变压器的应用。

但具
体方法的选用还需要结合实际的煤矿生产情况，这样才能使其发挥出最大效能。

4煤矿电气自动化控制系统设计重点
煤矿电气自动化控制系统设计重点包括软硬件优化与设备选型，目前有较多品牌的PLC产品，对应控制系统工作性能不同，要重点分析系统规模，合理选择编程工具。

电气自动化控制系统设计中，要根据系统规模确定I/O数量，避免资源浪费现象。

分析矿井供电情况，选择编程工具根据系统规模确定。

针对小规模PLC设备编程选择梯形编程方式，大型PLC编程设备使用计算机软件编程，通常针对大型煤矿自动化控制系统编程。

PLC设备选型前需分析系统规模，可选用微型设备检测瓦斯浓度。

要求水泵机房可根据变化数位改变工作方式，需选择中等PLC设备。

要实时监控矿井生产人员需要对井下通信监控，需要选用大型PLC设备。

软件设计主要包括结构与程序设计，要根据开采程序调整，采用模块化设计有利于后续功能拓展。

将电气自动化控制系统目标分为多个子任务模块，提高电气自动化控制水平。

结束语
总之，在国民经济不断发展下，煤矿技术得到很大发展，使用电气自动化控制技术提升煤矿生产效率。

同时应根据煤矿生产需求，确保各方面指标符合相关标准。

随着电气自动化控制技术的发展，煤矿电气设备向自动化控制方向发展。

煤矿自动化控制系统优化设计可以降低成本，只有加快系统创新发展，提高电气控制系统工作效率才能保证电气自动化监控。

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