煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)代煤礦技術(shù)也加快了自身的發(fā)展速度，在煤礦行業(yè)中大量使用了電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，使煤礦產(chǎn)量和生產(chǎn)效率得到了顯著的提高，現(xiàn)今在煤礦中應(yīng)用最為普遍的便是PLC電氣自動(dòng)化控制。文章以此為基礎(chǔ)，闡述了PLC電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，并提出了煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，希望對(duì)相關(guān)研究和工作者起到幫助和參考的作用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 優(yōu)化方案

0 引言

要使煤礦生產(chǎn)過程能夠滿足高效、安全，煤礦的生產(chǎn)全過程就必然要運(yùn)用自動(dòng)化控制裝置，在實(shí)際生產(chǎn)過程中會(huì)涉及到計(jì)算瓦斯含量以及檢測(cè)礦井通風(fēng)等工作。在實(shí)際施工過程中PLC嵌入式系統(tǒng)能夠輕松應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的施工環(huán)境，因此現(xiàn)今煤礦中對(duì)這一系列工作解決的最好方式便是普及PLC技術(shù)。現(xiàn)今優(yōu)化煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)之后，能夠明顯減少煤礦生產(chǎn)過程中的控制成本，在生產(chǎn)過程中自動(dòng)化系統(tǒng)也能夠更加穩(wěn)定，使煤礦的產(chǎn)量顯著增加，而自動(dòng)化系統(tǒng)在優(yōu)化的過程中必然會(huì)面臨諸多的問題。

1 優(yōu)化設(shè)備選型

現(xiàn)今市面上有很多關(guān)于PLC的產(chǎn)品，就其生產(chǎn)的廠商的知名程度來看也有很多，其中包括了LG、和力時(shí)、研華等。各種品牌的產(chǎn)品對(duì)同一情況解決的過程中會(huì)使用到諸多的不同方案，各方案之間也存在明顯的差別，如下幾個(gè)方面是設(shè)備在選擇過程中應(yīng)該作為重點(diǎn)考慮的。

1.1 在選擇之前對(duì)系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行仔細(xì)的分析

PLC設(shè)備在選型之前，要對(duì)自身系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行仔細(xì)的分析，以此能夠?qū)⒃O(shè)備的選擇范圍盡可能的縮小，因?yàn)楦鞣NPLC產(chǎn)品適用于不同規(guī)模的系統(tǒng)。其中將西門子PLC設(shè)備作為選擇實(shí)例進(jìn)行分析，若PLC設(shè)備的選擇僅僅只是為了對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢測(cè)，一般選取微型設(shè)備便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)。而水泵機(jī)房要能夠根據(jù)礦井內(nèi)變化的水位更改工作方式和狀態(tài)，對(duì)PLC設(shè)備在邏輯以及閉環(huán)上的控制就有了更高的要求，因此最好的選擇便是中等PLC設(shè)備。要對(duì)礦井中所有工人的安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，首先要能夠?qū)碌耐ㄐ藕涂刂七M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，要實(shí)現(xiàn)全過程的監(jiān)控必然會(huì)使監(jiān)控任務(wù)更加繁瑣，微型和中型PLC設(shè)備是不能夠滿足監(jiān)控要求的，此時(shí)只能夠選擇大型PLC設(shè)備。

1.2 I/O點(diǎn)類型的確定

電氣自動(dòng)化在控制的過程中就有諸多的需求，這些要求很大程度是預(yù)計(jì)監(jiān)控對(duì)象自身的規(guī)模擬定的，在實(shí)施監(jiān)控之前要及時(shí)統(tǒng)計(jì)好設(shè)備I/O點(diǎn)的數(shù)量，在統(tǒng)計(jì)過程中將其進(jìn)行類別上的劃分，并且在統(tǒng)計(jì)過程中制作出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)清單，將對(duì)系統(tǒng)控制容量的估計(jì)作為依據(jù)，以此使軟硬件的資源余量有充足的保證，并且不會(huì)有浪費(fèi)資源的現(xiàn)象出現(xiàn)。在確定設(shè)備輸出點(diǎn)輸出頻率的過程中要對(duì)礦井自身的供電情況進(jìn)行仔細(xì)的分析，以此快速確定輸出端的輸出方式，一般輸出端的輸出方式都采用晶體管和繼電器進(jìn)行輸出。

1.3 對(duì)編程工具的選擇

現(xiàn)今手持、圖形以及運(yùn)用PLC和計(jì)算機(jī)結(jié)合的三種編程器，是煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍的編程工具。對(duì)商家定制語言的變程是收集編輯器的唯一作用，手持編輯器自身的編程效率較為低下，僅針對(duì)于小規(guī)模的PLC設(shè)備編程，一般梯形編程是圖形編程器在編程過程中運(yùn)用的主要編程方式，這種編輯方式非常簡(jiǎn)潔，對(duì)于中型PLC編程非常實(shí)用。為了對(duì)大型PLC設(shè)備的編程能夠更加高效，一般都使用計(jì)算機(jī)和PLC軟件包對(duì)大型PLC進(jìn)行編程，但是這種編程方式在開發(fā)的過程中會(huì)消耗大量資金，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試的過程中也非常不方便，一般只針對(duì)于大型煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)編程使用。煤礦電氣自動(dòng)化系統(tǒng)要將自身的控制效率迅速提高，首先要根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模確定適合自身系統(tǒng)的編程工具，以此保障系統(tǒng)的編程能夠更加迅速高效。

2 對(duì)系統(tǒng)構(gòu)架的優(yōu)化

2.1 對(duì)硬件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

硬件的構(gòu)架在整個(gè)控制系統(tǒng)中都相當(dāng)重要，控制系統(tǒng)的運(yùn)行能否穩(wěn)定和硬件的構(gòu)架有直接的關(guān)聯(lián)，科學(xué)合理的硬件構(gòu)架能夠使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中更具安全性和可靠性。因此系統(tǒng)硬件構(gòu)架的優(yōu)化相當(dāng)重要。因?yàn)椴煌拿旱V工程在使用過程中也會(huì)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)有不同的要求，因此，系統(tǒng)中應(yīng)用的硬件也有不同的差別，下文主要分析了輸出、輸出電路以及抗干擾系統(tǒng)。

2.1.1 優(yōu)化輸入電路設(shè)計(jì)。在對(duì)輸入電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的過程中，要首先對(duì)PLC供電電源的電壓范圍進(jìn)行仔細(xì)考慮，一般都在85V至240V之間，整個(gè)電源電壓有較寬的幅度。但是因?yàn)閷?shí)際作業(yè)過程中會(huì)面臨各種惡劣的作業(yè)環(huán)境，加上現(xiàn)今我國(guó)供電自身就存在諸多的不穩(wěn)定性，所以必需在輸入電路中安裝凈化電源的設(shè)備，以此應(yīng)對(duì)各種干擾。在安裝了凈化電源的設(shè)備之后，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中也能夠更具安全和穩(wěn)定的保障，其中安裝最為普遍的便是濾波器以及隔離變壓器等設(shè)備。要使輸入電路的設(shè)計(jì)能夠得到優(yōu)化，首先要保證PLC輸入電源能夠保持24V恒定的直流電源，在對(duì)其自身的負(fù)載的調(diào)整過程中必須要將電源自身的容量作為重要依據(jù)，并且及時(shí)完善周邊其余電路，以此避免在操作過程中有短路的情況出現(xiàn)。系統(tǒng)運(yùn)行過程中能否具有穩(wěn)定的保障都取決于上述的工作是否落實(shí)。若因?yàn)椴僮鞑划?dāng)出現(xiàn)過載以及電路短路的情況，PLC芯片有可能因?yàn)檫@些嚴(yán)重性失誤被損毀，導(dǎo)致系統(tǒng)不能夠正常運(yùn)行。所以，對(duì)輸入電路的優(yōu)化還應(yīng)該將質(zhì)量合格的保險(xiǎn)絲及時(shí)安裝到電源的各個(gè)支路中，以此保證運(yùn)行過程中不會(huì)因?yàn)槎搪番F(xiàn)象導(dǎo)致系統(tǒng)受損。

2.1.2 優(yōu)化輸出電路設(shè)計(jì)。在對(duì)輸出電路設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化之前要結(jié)合煤礦在生產(chǎn)過程中的實(shí)際要求，對(duì)于各種指示標(biāo)志以及調(diào)速裝置輸出方式的選擇，都應(yīng)該選擇晶體管輸出作為輸出的基本方式，以此保證在輸出的過程中能夠盡可能適應(yīng)頻率較高的動(dòng)作，同時(shí)響應(yīng)速度也能夠得到顯著的提高。要使輸出電路能夠盡可能的簡(jiǎn)化一般都采用繼電保護(hù)方式作為基本輸出方式，繼電保護(hù)輸出方式自身也具有較強(qiáng)的抗干擾能力和帶負(fù)載的能力。但PLC在輸出過程中若帶有電磁線圈，PLC芯片極有可能在斷電的過程中受到嚴(yán)重的損壞。所以，為了盡可能避免PLC芯片受到損壞，一般都將續(xù)流二極管并聯(lián)到電路盤中，在電爐盤并聯(lián)了續(xù)流二極管之后能夠很好的吸收浪涌電流，最大限度的保護(hù)了PLC芯片。

2.2 對(duì)軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)化

整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心便是系統(tǒng)中的軟件，系統(tǒng)軟件在進(jìn)行優(yōu)化之后能夠使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的效率顯著提升。軟件的優(yōu)化應(yīng)該和硬件優(yōu)化同步，優(yōu)化軟件的過程其實(shí)就是將先前的軟件設(shè)備通過處理之后轉(zhuǎn)化成清楚明白的梯形圖，這一過程成了現(xiàn)今PLC系統(tǒng)在應(yīng)用過程中所面臨最困難的問題。軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)相類似，首先應(yīng)該從結(jié)構(gòu)著手，在設(shè)計(jì)的過程中要結(jié)合系統(tǒng)自身的規(guī)模進(jìn)行，以此通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)之后使系統(tǒng)在實(shí)際調(diào)整的過程中能夠更加迅速，也能夠和實(shí)際的生產(chǎn)情況更貼近。

3 結(jié)束語

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)代煤礦技術(shù)也加快了自身的發(fā)展速度，在煤礦行業(yè)中大量使用了電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，使煤礦產(chǎn)量和生產(chǎn)效率得到了顯著的提高，現(xiàn)今在煤礦中應(yīng)用最為普遍的便是PLC電氣自動(dòng)化控制。對(duì)煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，是提升煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)工作效率，節(jié)約成本的必然。

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