煤矿电气自动化控制系统设计及优化

煤矿电气自动化控制系统设计及优化

摘要：煤矿自动控制技术的应用，不但使煤矿的整体生产效益得到了明显的

提升，同时也使煤矿的生产管理达到了更高的水平。针对当前煤矿自动控制系统

在实际应用中存在的问题，提出了煤矿自动控制系统的优化方案。结合煤矿电气

控制系统的具体特点，对煤矿电气控制系统的优化进行了论述，可供同类企业参考，以及相互交流。

关键词：煤矿；电气；电气自动化；设计；优化

引言

随着煤矿的生产工艺的不断改进，煤矿的开采规模不断增大，人力、物力的

大量投入也使得煤炭行业对煤矿的高效性要求越来越高，进而推动了煤炭工业的

发展。但是从另外一个方面来讲，由于开采的范围不断扩大，在进行开采和建设

的时候，需要用到的机器设备也就不断地增多，各种机器设备构成了整个开采过

程的操作单元，许多机器的同步运行，让对整体生产的控制变得更加困难，从而

降低了准确性。因此，为了确保煤矿电气设备的安全可靠，必须对煤矿电气设备

进行全方位的优化。在实际应用中，本项目所提出的方法能够灵活转换，适合于

大规模装备作业，以提升工程的准确性、品质与效率。

一、煤矿电控技术发展概况

在很长一段时间里，在很大程度上都是以自动控制技术为主导的。当前，煤

炭行业的发展越来越多地依靠自动控制技术。利用自动化技术实现了对整个煤炭

生产流程的控制，将故障诊断、环境监测和设备维护有机的融合，提高了煤炭生

产的自动化水平，降低了企业的人工费用。随着科学技术的持续发展，计算机技

术和信息技术的日新月异，极大地推动了自动化技术的推广，这两项技术能够有

效地结合起来，推动了自动化网络平台的建立，这样就能够在煤矿开采的过程中，对运营数据进行收集，对煤矿生产信息进行整合，对整个生产流程进行统一，进

而实现了集成式管理，为推动煤炭行业的发展奠定了良好的基础。

二、电气自动化控制系统应用特点

（一）相容性好

在我国，煤炭生产中，一般都是从浅层逐渐往深，而深层相比于浅层，其施工环境更加复杂，危险性也更大。煤矿在开采过程中，一般都会采用电气自动控制装置来完成开采任务。然而，电气自动化装置的类型也很多，而且，因为不同类型的电气装置，其工作的时间和工作的功率都不一样。在煤矿的开采中，为更好的提高煤矿的生产效率，使得电气装置在运行时可以有效的自我调节，一般情况下，在煤矿的开采中，都会采用到电气自动化控制系统。因为，电气自动化控制系统本身的兼容性比较高，所以，在多种生产条件下，电气化自动控制装置都可以达到对电气设备的控制要求，并且，它的系统在界面协议上也是很强的，所以，在某种意义上，它为系统的控制内容的多元化奠定了很好的基础。

（二）集成度

在煤矿的具体开采过程中，其开采的工艺流程一般由煤层勘探、开采及资源运输三个步骤组成，并且，在整个开采过程中，其安全防护管理也与煤矿开采的各个步骤不一样，都需要电气自动化技术的支撑。例如，可编程序控制技术、数据资料收集技术等等。如果将所有的电路都分开来，那么就会给电气控制系统带来更大的负担。而电气自动化控制系统，因为它具备了集成化管理的优秀特征，因此，可以对其进行管理和监测，还可以将其与设备的运行情况结合起来，并可以对相关的参数进行调整，进而可以使机械装备在生产中的稳定性得到很好的提升。

（三）智能性

从我国煤炭工业的发展来看，大部分煤炭工业已达到了全自动化水平，但仍有不少煤炭工业已经开始由全自动化向智能化过渡。在煤炭企业的实践中，电气装置在运转状态下，可以根据规定的规程，快速、有效地完成煤矿的采矿任务。而且，在开采的全过程中，通过对煤矿的工作情况进行了全面的分析和整理，从而根据这些信息，对煤矿的开采计划进行了调整和优化。唯有如此，方能提升煤

矿的工作效率，并且在煤矿的开采过程中，确保煤矿的安全性，有利于煤矿的电

气自动控制系统的设计和优化。

（四）无约束

电气自动控制技术具有开放的特性。由于煤矿的开采都在地底进行，因此，

要把指令传达到矿区，必须具备良好的通讯条件。然而，电气自动化技术可以高

效地构造出一种通信控制系统，然后通过通信端口，使其他系统信息进行了良好

的互联，进而可以对系统设备的运行情况进行了有效的监测，进而提高了信息采

集后的运行状态效果。此外，在具体的运行过程中，通过通讯接口，可以实现对

其运行状态的实时监控，保证了整个运行过程的顺利进行。

三、电气控制系统的软硬件设计

（一）输出、输入电路优化设计

在电气自动化控制系统中，在对输出电路进行优化的时候，应该根据煤矿的

实际需要来调整，从而实现生产和运行的控制。该设备的调速设备，有关标志和

指示指标都由三极管来控制，以确保该设备能达到该设备的高频率工作要求。

在进行输入线路的最优选择时，要对系统的工作条件和收益进行综合的分析。当前，国内大部分的电气系统都不太稳定，出现了很多问题，而且由于其生产和

管理的环境非常的复杂，所牵扯到的干扰因素也非常的多，使得该系统处在一个

非常糟糕的状态。目前，常用的电源清洁装置是隔离变压器，滤波器，其适用的

领域可以继续扩展。

（二）抗干扰优化设计

当前，在实现煤矿电气控制的过程中，必须从软件和硬件两个方面进行综合

考虑。通过对实际应用情况的分析，指出了在进行控制系统的设计和优化时，必

须首先考虑抗干扰性能。相较于工控，煤矿生产过程中的工作环境更为复杂，作

业的特点更为突出，作业的整体作业环境更为严苛，因而对作业者的作业条件也

有更高的要求。

（三）程序设计优化

从一个专门的角度出发，在整个系统中，软件系统是很重要的一环，其好坏

将会对系统的运行结果有很大的影响。在这些因素中，电气控制系统的整体运行

效率有着重要的作用。软件优化，可以与硬件架构设计相结合，根据煤矿电气系

统的操作流程，参考规范程序，将软件设计转化为梯形图。从程序设计的角度来看，要实现系统程序的最优设计，就必须对输入/输出分配进行优化，并以电气

控制系统的实际需求为依据，集中编写系统输入/输出信号，以提升控制系统的

运行维护水平。

（四）软件结构优化

在此基础上，提出了一种基于模块的计算机辅助设计方法。总体来说，在进

行煤矿生产操作时，应根据煤矿的开采需要，不断地对设计方案进行优化与调整，着重于对优化模块的设计，扩展系统的性能与功能。根据控制目标，对煤炭自动

控制系统进行了合理的分区，明确了每个模块的工作，做好了程序的编写与调试，最后形成了一个完整的软件程序。

结语

总结来说，在煤矿的发展中，要特别注意电气系统的设计与优化，这是一件

非常繁琐且非常专业的事情，对煤矿的工作会造成很大的影响。在对电控系统进

行优化设计的过程中，要注重对抗干扰设计、硬件设计和软件设计等方面的改进，只有如此，才能提高系统优化设计的品质，确保煤矿生产的安全性，并使煤矿获

得更高的经济效益。

参考文献

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[2]侯敏俊.煤矿电气自动化控制系统设计及优化[J].能源与节

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