煤矿电气自动化控制系统的优化设计研究 唐俊飞

煤矿电气自动化控制系统的优化设计研究唐俊飞

发表时间：2018-06-05T17:07:26.950Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：唐俊飞

[导读] 摘要：随着国民经济的不断发展，我国现代煤矿技术也加快了自身的发展速度，在煤矿行业中大量使用了电气自动化控制技术，使煤矿产量和生产效率得到了显著的提高，现今在煤矿中应用最为普遍的便是PLC电气自动化控制。

（国家能源集团神东柳塔煤矿内蒙古鄂尔多斯 017000）

摘要：随着国民经济的不断发展，我国现代煤矿技术也加快了自身的发展速度，在煤矿行业中大量使用了电气自动化控制技术，使煤矿产量和生产效率得到了显著的提高，现今在煤矿中应用最为普遍的便是PLC电气自动化控制。对煤矿电气自动化控制系统进行优化设计，创新系统的设计方式，是提升煤矿电气自动化控制系统工作效率，节约成本的必然。本文对煤矿电气自动化控制系统的优化设计进行分析研究。

关键词：煤矿；电气自动化；控制系统；优化设计

在现代技术条件支持下，煤矿企业工业化生产过程当中对于生产技术、生产装置的高效率性以及安全性需求持续增加。在工业化生产系统中，包括瓦斯含量计算、矿井水泵启停控制、巷道通风能力监测在内的多项工作均需要通过自动化技术实现，以上也正是煤矿电气自动化控制系统的重要组成部分所在。为了能够进一步提高煤矿电气自动化控制系统的工作效率与水平，有必要从硬件以及软件两个方面入手，结合煤矿企业实际情况，展开优化设计。

1煤矿电气自动化控制系统

煤炭作为传统能源，在我国有着很多的应用，是我国重要的资源，无论对日常生活或是工业生产都有着不能缺少的重要作用。电气自动化技术的应用，从本质来说，就是将资源的利用率最大化，即实现最高性价比。

电气自动化控制系统中的主要组成部分是单片机，其组成的主要部分包括电源、断电设备、防水设备、通风机等。在系统组成中，选择单片机时需要与工作环境适应，且操作时应该非常谨慎，切实避免漏水等事故发生。单片机的主要工作原理是通过CPU信号的变化进行控制，在煤矿的工作条件下，安装单片机可以做到保护作用。具体来说，单片机会对电流变化进行感应，通过程序实现电流―电压信号的转换，同时进行信号的转换。数据进行转换式采集后，通过电脑显示，通过控制设备配置的基本参数，可以对采集的数据进行完整保存。单片机对于煤矿开采过程中实行的保护作用，主要是断电保护和通风。

2煤矿电气自动化控制系统现状

目前，根据我国《煤矿自动化规划》要求，我国建设的新建矿井均为综合自动化网络平台主导生产管理。正在生产的主力矿井，均为自动化基础好的矿井，从设备集中控制向系统集中控制转变，对一些老矿井进行自动化改造，按照节能降耗的原则，进行逐步的改造。

目前，自动化控制技术被广泛应用在多个行业，其中煤矿、火电、核电、化工、石油等行业对自动化的应用已经较为成熟，并处在不断发展之中，结合现状，煤矿电气自动化控制系统创新后，未来的发展方向，则是将技术与成熟的产品、多年实际运行过程中的经验进行整合，对自动化控制提供更为完整、整体性的方案。

3煤矿电气自动化控制系统的优化设计分析

3.1优化基础煤矿作业的软件

在我国，煤矿作业技术的升级正在逐渐强化的过程中，并且开始使用PLC软件技术，能对整体结构和程序进行优化的升级。一方面是基础软件结构的优化设计，主要是针对自动化控制系统的框架设计，保证了整体设计符合基础作业的要求，并且能利用有效的模块设计促进整体软件功能的拓展，也能依据实际的煤矿工程特点，进行及时的项目调整，只有保证基础技术的升级，才能真正实现整体运行目标的达成。相关管理人员要依据煤矿作业的实际状态进行电气自动化系统的模块划分，针对相应的模块制定相应的规范化运行目标，保证标准化的运行，并且利用基础子任务系统，促进整体软件结构的优化运行。另外，相关人员也要对控制程序进行集中的设计，并且主动调试基础运行结构，利用软件的维护手段，促进整体系统的完整运行，并且规避不良的结构漏洞，有目的的调整整体系统结构，实现软件和煤矿作业的同步。另一方面，要对基础软件的程序进行集中的优化设计。在设计基础程序的过程中，主要的核心机制就是I/O分配，只有实现了基础分配方式的优化，才能保证软件运行水平的提升。相关设计人员要在升级的过程中，充分考虑PLC技术的项目融合，以实现整体软件控制的优化。

3.2对硬件的优化设计

3.2.1优化抗干扰设计

在煤矿电气自动化控制系统中，务必注重的一个问题就是系统的抗干扰性。相对来讲，矿井的工作环境是非常复杂的，这对电气自动化控制系统提出了更高的要求。电气自动化控制系统芯片容易受到磁脉冲的干扰，这会导致系统的失灵。为此，在设计煤矿电气自动化控制系统的时候，一定要将防干扰的问题解决。通常来讲，实施下面的一系列策略：布线的优化，将弱电信号线和强电动力线分来走线，且要保障其中是间隔着的，实施双绞线屏蔽电缆的模拟信号传输线可以实现一定的抗干扰功能。借助金属外壳来实施电磁屏蔽系统，在金属质地的工作柜当中放置PLC控制系统，并保障外壳是接地的，这样可以避免空间辐射、电磁脉冲和静电干扰系统。借助隔离变压器，实施1：1超隔离变压器，且把中性点通过电容来接地。

3.2.2优化输入电路设计

在对输入电路的设计进行优化的过程中，要首先对PLC供电电源的电压范围进行仔细的考虑，一般都在85V至240V之间，同时对于电压的分析具有较宽的幅度，但是我们在实际的作业过程中会面临很多的困难，同时再加上我国现今供电自身存在的问题，所以必须在供电系统中安装电源净化器，对干扰进行有效的处理。在安装了净化电源设备之后，系统在运行过程中也能够更具安全和稳定保障，很多都是运用的滤液器以及隔离器等设备，保证输出电路更好的优化，也是保证系统运行正常的必要条件，同时我们在工作中如果出现一些不当的操作，系统运行过程中经常都会出现短路的现象，这也就会导致PLC芯片造成严重的损坏，导致系统不能正常运行。因此我们在输入电路进行优化的时候要保证系统中安装设备的合格，更好地解决短路故障造成的损坏。

3.2.3优化输出电路设计

对于电路输出的优化设计，这也就需要我们更好地结合煤矿的实际生产要求，对煤矿设备中每一种指示灯进行选择和调节，还要更好地选择电路输出的方式，这也就可以更好地保证输出过程中的效率，还能有效地提高系统运转的速率。在对电路输出的时候尽可能地简化