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：近些年，我国的经济快速增长，人们对于能源的需求越来越高，煤矿

设备也越来越受到重视。在煤矿生产过程中，利用电气自动化控制系统可以大大

的提高煤矿的开采效率。为此，为了保证煤矿生产工作顺利开展，需要优化电气

自动化控制系统的设计和应用。对此，本文对煤矿电气自动化控制系统的应用和

优化设计进行研究，供参考。

关键词：煤矿；电气自动化控制；优化设计

引言

中国煤炭资源较为丰富，在能源结构中占有很重要的地位，推动着国民经济

的快速发展，为国家成为现代化强国提供了很大的保障。煤矿的开采与周边居民

的日常生活密切联系，其开采环境及条件具有一定的复杂性和不确定性，直接影

响着煤矿的开采效益和开采过程中的安全性。随着科技和社会的不断进步，为进

一步满足煤矿企业的要求，研究者们研发了自动化控制系统，弥补了传统开采方

式的不足之处。将自动化控制系统广泛运用于煤矿实际开采过程中，不仅可以节

约成本，减少作业人员的工作量，还可以确保作业人员的生命安全，因此，煤矿

安全生产离不开自动化控制系统。电气自动化控制系统的运用是煤矿企业实现高

效益生产的有效手段，使煤矿企业的发展更绿色、更安全以及可持续。

1电气自动化控制技术概述

电气自动化控制技术是自动化技术的一种，该类技术一般以信息技术为基础，通过驱动技术、总线控制技术及电气技术等，对电工电子、仪器仪表、可编程控制、组态控制设备和工作进行管控，使系统具有自我管理能力，可以根据默认程

序完成主动感知、自动交互，提升设备或系统的运作能力。从特点上看，电气自

动化控制技术以信息技术、智能技术为中心，其功能拓展则可以借助互联网技术、分布式控制技术实现，发挥执行单元、控制中心的管理价值。随着电气自动化控

制技术发展，该技术已经可以应用于设备及系统安装、调试、维护、设计及运行

管理等多个方面。包括煤矿开采作业在内，各类系统、各类平台均在尝试引入电

气自动化控制技术，提升作业效率和质量。我国在工业生产领域广泛应用电气自

动化技术，且存在进一步扩大应用范围的需求。

2煤矿电气自动化控制系统的应用

2.1在采煤机上的应用

作为煤矿井下作业的一种重要电气设备，采煤机在煤炭资源的开采过程中发

挥了重要的作用，在确保煤矿生产有序进行的同时，也是当前煤矿开始不可或缺

的设备。采煤机的高效运行，可在最大程度上确保煤炭资源开采的效率与产量。

因此，对于该煤矿井下作业而言，首先应将自动化控制技术应用到采煤机上，通

过先进的技术，以有效地、科学地手段提升采煤机的作业效率，并能够通过合理

的方式解决采煤机在运行过程中遇到的一些突发情形。在处理这些运行故障与安

全隐患的同时，大大地降低了煤矿井下作业的危险性。

2.2通风系统的自动化控制的应用

煤矿开采复杂性较强，开采环境也相对较为恶劣，开采过程中会产生大量的

有害气体，对煤矿开采工程的安全构成威胁，因此通风系统对煤矿开采的顺利完

成至关重要。将自动化技术运用到煤矿开采的通风系统中，可以实现自动化排风，优化了排风效果，保障煤矿开采的效率和安全。具体而言，可借助电气自动化技

术优势，对排风系统采取分散和分层的自动化设计，通过光纤传输与以太环境网

络系统构建自动化排风系统，全面提升自动化排风系统的可靠性。

2.3排水系统的自动化控制的应用

在煤矿排水系统中应用电气自动化控制技术可提升排水系统控制能力，确保

自动控制化工作朝着更好的方向发展。自动化控制技术在排水系统的具体应用主

要包括3个方面：（1）排水系统实现了无人操作，结合系统对水量的要求，调

整水泵工作状态，以实现自动化的调度服务，同时能达到节约用水的目的；（2）实施自动保护，排水系统在煤矿生产中有较高的危险性，通过电气自动化控制技

术可监测排水系统状态，确保负压、过载等预防工作顺利开展；（3）采集排水

系统中的各项数据，并将其传输到控制中心，通过电气自动化控制技术掌握及调节排水系统运行情况。

2.4在煤矿挖掘环节的应用

在煤矿采掘过程中运用电气自动化技术，可以提高采矿机械设备的容量，提高煤矿采掘的科技含量。使用较大功率的采煤机不仅拥有良好的工作能力，还有完善的故障诊断功能。目前，煤矿采掘设备向电牵引的方向发展，许多采掘设备都采用多个电机驱动。此外，运用交流电牵引改造采煤电机，可以提高采掘设备的稳定性，降低设备污染和挖掘的劳动强度。计算机作为电气自动化控制的关键设备，可以运用传感技术和故障诊断技术对煤炭采掘设备进行综合管理，保证采掘设备应用稳定、精准和高效。

3煤矿电气自动化控制系统的优化设计

3.1系统设备选型优化

就该煤矿而言，为了更好地发挥工业自动化控制技术在煤矿井下电气设备中的应用，煤矿企业的相关领导部门应当在软件系统的优化方面采取相应的实施措施，以确保煤矿企业井下电气设备能够更好地实现自动化、智能化的控制。主要实施步骤如下：①根据煤矿井下作业的实际情形，将这些电气设备划分为多个子模块，基于子模块的实际需求，进行单独的编程与调试，以确保子模块电气设备的正常使用，最后再将所有的子模块进行连接，编写总体的软件平台程序，确保能够对所有的子模块进行总体的控制与管理，使其发挥出应有的、高效的功用；

②相关管理的程序设计员，应当在煤矿井下作业的过程中，根据实际的情形，对软件系统进行相应的优化，以确保此时的软件程序能够有效地控制当前的电气设备，使其能够进行常规而有效的工作。例如，在该煤矿软件系统优化时，基于“I/0节点”，在煤矿井下生产实际情形的前提下，对其进行优化与分配，保证后续生产过程的顺利进行。

3.2系统设计思路优化