煤礦電氣自動化控制系統優化設計

肖紅葉

【摘??要】進入21世紀以后，我國的經濟發展水平迅速提高，各種先進科技手段以及信息技術手段的應用也大大提高了我國的自動化水平，其中煤礦企業作為我國國民經濟的重要產業，其自動化程度直接關系到中國能源結構變化以及相關行業的健康發展。電氣自動化控制系統是煤礦企業實現自動化生產的關鍵，其在提高企業生產質量以及生產效率上發揮出巨大的作用，為了能夠進一步提高煤礦電氣自動化控制系統的應用效果，必須要加強先進技術手段的應用，不斷對煤礦電氣自動化控制系統進行優化設計，從而使電氣自動化控制技術朝向更加智能化、更加經濟化、更加環保的方向發展。基于此，本文就煤礦電氣自動化系統的優化設計進行了分析。

【關鍵詞】煤礦;電氣自動化控制;系統優化

引言

現階段各行業的自動化水平都在逐漸提高，煤礦企業在生產過程中應用的電氣自動化控制系統貫穿其生產的各環節，因此在其優化過程中必須要從實際出發，在保證系統運行穩定性和有效性的前提下完善系統功能、優化系統設計，并最大程度地降低系統構建成本，從而為當前煤礦企業的健康發展以及可持續發展提供保障。

一、電氣自動化控制系統的現狀

煤礦企業在應用電氣自動化控制系統的過程中主要是實現了對采煤工藝流程以及供電系統等進行集中化的控制和管理，并且能夠將其工作中產生的數據進行統一的匯總和整理，以便為后續的工作提供依據。同時，電自動化控制系統還能夠實現監督功能，通過對采煤作業的整個過程中進行監督，并及時發現工作中存在的安全隱患和問題，極大的保障了作業安全，但是當前部分煤炭企業應用電氣自動化控制系統的額水平不一，方式不同，作業環境也是有著較大差異，因此也會造成電氣自動化控制系統的應用出現問題，一是電氣自動化控制系統的工作環境復雜，系統維護不恰當，主要是因為在煤礦企業的采煤作業中，整個系統可能會受到嚴重的振動，或者是操作人員操作不當的問題影響，導致系統應用過程中精度不夠;二是電氣自動化控制系統中的零部件的質量不高，導致電氣自動化控制在長時間的運行過程中極易出現設備損壞的問題，影響了整個系統的正常運行;三是電氣自動化控制系統的成本仍然較高，主要是其在使用過程中會涉及到多個設備，而且每一個自動化控制系統都需要眾多專家根據企業的實際情況進行設計，設備費用以及人工費用都比較高。通過對上問題的分析，我國的煤炭企業要想實現進一步的發展就必須要實現對電氣自動化控制系統的優化設計，從而保障自身企業的良好發展。

二、煤礦電氣自動化控制系統的優化設計

就現階段而言，基于PLC的嵌入式自動化控制系統能夠很好地適應煤礦較為惡劣的生產環境，是實現煤礦電氣自動化控制最為簡便有效的途徑，因此以下就以煤礦電氣自動化控制應用最為普遍的PLC控制系統為例，從設備選型優化和系統架構優化兩個方面分析電氣自動化控制系統的優化設計。

（一）設備選型優化

電氣自動化控制系統的市場需求較大，因此市場上可供選擇的PLC系列產品種類很多，各種國內外的品牌也受到各大企業的歡迎，比如研華、合力、SIEMEN、MITSUBISHI等。在設備選型優化的過程中，運行穩定性、功能多樣性等方面是獸藥考慮的問題，因此企業在進行設備選型的過程中需要在充分了解煤礦的生產規模以及需進行自動化控制的系統規模得多基礎上再確定系統構建規模煤礦電氣自動化系統構建，而且對于自動化控制系統中的不同模塊，應選用不同的PLC產品。再者，還需要根據煤礦使用電氣自動化系統的需要以及被控制對象的復雜程度，確定所控制設備功能實現所需要的I/O點數量及其類型，保障系統軟件和硬件資源均具有一定的富余系數，以滿足特殊情況下系統運行的需要;最后，需要結合實際情況選擇適宜的編程工具，以便保障電氣控制系統的編程效率，一般有手持式編程器、圖形編程器和計算機+PLC軟件編程器，具體選擇還需要按照不同煤礦生產企業的不同需要。

（二）系統架構優化

1、硬件優化設計

硬件優化設計是提高系統運行穩定性與安全性的重要舉措，其主要從以下幾個方面進行。

（1）系統輸入電路優化

常用的PLC供電電壓一般為交流85V～240V，其在使用中具有較好的寬幅適用性，但是容易出現斷電或電壓不穩定的情況，因此在其優化設計中可以在系統輸入電路位置加裝電源凈化元件，保證PLC元件始終在允許電壓范圍內工作。

（2）系統輸出電路優化

結合礦井實際情況及應用需求進行系統輸出電路優化，比如可以采用晶體管輸出，以便提高設備的速度且滿足高頻工作的需要。

（3）抗干擾優化

抗干擾優化過程中需要要根據外部條件影響來設置，以便最大程度上保障系統內部芯片等元件不受外界電磁環境的影響，從而提高整個系統運行的穩定性，主要采取以下措施，一是選擇隔離變壓器抗干擾的方式，選用與副邊繞組間電容耦合產生的頻率相同的超隔離變壓器能夠有效消除干擾;二是在系統外部安裝帶有金屬外殼的工作柜并進行接地處理;三是優化系統線路布設，布設不舍強電動力和弱電信號線路，避免相互間產生電磁干擾。

2、軟件優化設計

軟件是自動化控制系統功能實現的核心部分，其優化對提高系統的運行效率起著關鍵性的作用，目前，其優化的主要內容就是結合系統控制基本流程將軟件設計轉化為梯形圖，將復雜的系統軟件梳理成簡單的結構圖形。

（1）軟件結構優化

軟件結構的設計必須優先滿足煤礦生產過程的要求，因此在其優化過程中要求研究人員能夠按照運行過程中所處的環境條件等進行設計，模塊設計是擴張系統功能的重要手段，一是要按照開采的具體情況降息通道額全艦結構細分為多個更小的功能模塊，然后按照各功能模塊的運行情況制定設計目標，從而提高軟件的適用性以及多樣性;二是在明確任務條件的情況下根據任務的具體情況調整軟件結構，以便煤礦與軟件作業協調一致。

（2）程序設計優化

程序設計優化的重點在于I/O分配，其在優化過程中需要遵循按需分配的原則，并且采用統一規劃、集中編制的方法進行I/O信號編制，以便系統整體程序設計和后期管理維護工作的開展。除此外，整個系統中的定時器、計數器等也需要進行統一的編號防治使用同一編號，這也是提高系統運行可靠性的重要舉措。

三、結語

綜上所述，現階段的煤礦生產環節需要越來越多的先進設備以及先進技術才能夠保障其生產工作的進行，電氣自動化控制技術的應用是提高煤炭經濟效益以及推動煤礦工業進程的重要手段，相關研究人員要深入分析當前煤礦生產的運行特點，不斷對電氣自動化控制系統進行優化設計，實現煤礦企業的可持續發展。

參考文獻：

[1]李軍.淺談電氣自動化控制系統的應用及發展趨勢[J].中國設備工程，2019（08）：194-196.

[2]楊小方.大型煤礦自動化控制系統的設計與應用[J].電子技術與軟件工程，2019（16）：140-141.

[3]王慧棟.煤礦電氣自動化控制系統的設計與實現[J].中國高新技術企業，2015（23）：13-14.

（作者單位：山西天巨重工機械有限公司）