煤礦井下電氣設備自動化控制的應用與優化

劉書杰

摘 要：煤礦是人們在生產生活中的必需資源，也是一種稀缺資源，所以我國一直都十分重視煤礦行業的發展，以提高煤礦生產效率為第一目標。任何行業的發展都離不開現代科技的支持，煤礦行業自然也不例外。眾所周知，煤礦井下作業是一項高危性工作，在實際作業中，不但要求作業安全，還要求作業效率高，但若想同時保證這兩點并不容易。通過應用先進的煤礦井下電氣設備自動化控制技術，這一難題得到了很好地解決。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對煤礦井下電氣設備自動化控制的應用與優化提出了一些建議，僅供參考。

關鍵詞：煤礦井下;電氣設備自動化控制;應用與優化

隨著科學技術的不斷進步，煤礦井下開采過程中有效應用電氣設備自動化控制技術，便可以實現煤礦開采效率的提高。但就現階段來說，煤礦井下電氣設備自動化控制方面還存在一定的問題，因此，應積極對煤礦井下電氣設備自動化控制進行優化，重點注意選型、硬件以及軟件的優化，促進電氣設備自動化控制水平的提高，為保障煤礦生產安全提供良好的技術支持。

一、煤礦井下電氣設備自動化控制的應用概述

我國幅員遼闊，蘊含著豐富的物質資源，其中煤炭是一種十分重要的礦石能源，也是傳統火力發電的重要基礎資源。現代化煤礦開采過程中，比較注重電氣設備自動化控制，其原因在于，隨著現代科學技術的進步，煤礦開采也逐漸朝著工業化、自動化、集成化的方向發展。煤礦井下條件比較惡劣，給井下電氣設備提出了更高的要求，同時也給自動化控制技術的應用增加了一定的難度。為實現井下電氣設備自動化控制技術的有效應用，保障煤礦的安全、穩定生產，必須積極對井下電氣設備自動化控制技術進行優化，并要充分發揮井下電氣設備自動化控制技術的優勢，提高煤礦開采效率與質量。井下電氣設備自動化控制技術主要是建立在單片機基礎上進行研發的。隨著煤礦開采環境的日趨惡劣化，對單片機提出了更加嚴格的要求。在選擇單片機的時候，應充分考慮煤礦井下實際工況的特征，從而有針對性地選擇適合的單片機。相關研究人員在對煤礦井下電氣設備自動化控制進行研發的過程中，應全面分析煤礦開采的實際情況以及煤礦生產的環境，并進行深入調查分析，從而在井下電氣設備自動化控制中充分發揮單片機的作用。與此同時，在井下電氣設備自動化控制中實際應用單片機的時候，也要注意做好防漏電、防水工作。

二、煤礦井下電氣設備自動化控制的應用與優化

（一）硬件系統的優化

優化輸入電路。若想優化輸入電路，首先要考慮當系統在正常運行狀態下的可編程邏輯控制器供電電源所對應的電壓。一般情況下，煤礦井下電氣設備自動化控制系統的可編程邏輯控制器端供電電壓約在85V-240V范圍內，但從系統的實際運行角度上來看，由于煤礦井下作業環境及現場管理復雜，同時干擾因素較多，所以為了保障電路的穩定性，往往需要在供電線路上安裝相應的電源凈化設備，如濾波器。在具體的硬件系統優化設計中，應使可編程邏輯控制器的輸入電源與電壓保持為24V的直流電;還要不斷完善周邊電路的配置結構，避免短路等問題;另外為避免發生過載或短路等問題，還應保證所采用的保險絲質量與性能合格。

（二）軟件系統的優化

優化程序結構。優化程序結構是優化煤礦井下電氣設備自動化控制軟件系統的重要一點。常見的程序結構形式有兩種：基本程序結構、模塊化結構。在實際優化設計中，應當充分結合煤礦井下作業的實際需求對程序結構進行合理選擇。具體來說，首先應根據煤礦井下作業現場的實際情況來對控制目標進行模塊劃分，保證每個模塊下都有詳細的子任務;其次要對各個子模塊的任務一一進行編寫和調試，并將之拼裝為一個完整的軟件程序。

（三）做好設備選型

自動控制系統設計期間，要從詳細分析煤礦下的具體情況開始，充分考慮煤礦地下電氣設備的具體情況，分析電子設備的尺寸和系統要達到的性能要求，確保煤礦地下開采工作順利進行，應盡可能縮小各種設備的選擇范圍，簡化設備選擇。要完成硬件選擇，必須根據情況選擇相應的軟件編程工具，完成自動控制系統軟件的快速編程，充分發揮其作用。

（四）在通風系統中的運用

煤礦企業的生產環境和外界相比條件較差。對于煤礦的通風自動化系統，可以采用對通風系統進行合理分層、強化分散、冗余等方式，強化煤礦通風自動化系統的應用與主要方式的設計。要有效提高自動化通風系統的可靠性，可以通過多套機械設備的備用技術、通信線路光纖傳輸技術等實現。煤礦通風自動化系統控制軟件的主要實現方式是VC++與組態控制軟件。正常情況下，煤礦的通風系統、自動化控制包含的功能應當全面，通過實現遙控、遙感以及記憶故障等多種方式和現場報警等多種功能，多方面改善煤礦的生產環境和生產條件。

（五）在供電系統中的運用

對于煤礦供電系統而言，整體上可以分為4個環節：綜合的保護器、傳輸通道、監控分站和地面集控中心。其中，綜合保護器在系統具有積極作用，不僅可以對供電線路、高壓配電的裝置實施全面監測與監控，還可以起到有效的保護作用。它自身具有遙測、遙信以及遙控等功能。系統中，監控分站的主要作用是實現多方位連接，是一個具體的中間環節。監控分站不僅可以及時采集自動化系統中的設備信息，還可以根據實際情況進行實時轉換，進而實現協議統一化效果。它還可以在保護器和地面分站之間傳輸相關數據，實現兩者之間的互相控制。

（六）煤礦井下電氣設備自動化調試

電氣設備的安裝調試必須由掌握相關專業技能的人員進行，所有安裝完的設備必須配備完整的過流、斷電、短路保護等配套防護組件，且組件的運行必須安全、可靠。此外，對于隔爆開關、變壓器等大型供電設備，在開展電網鋪設和后續供電作業時，必須確保所有運行參數全部符合實際要求，嚴禁電網超負荷供電。

三、電氣自動化在現代化煤礦井下的應用前景

電氣設備自動化已經逐漸向模塊化、通用化和系列化等方向發展。對于煤礦機械設備的掌控，還需要有效運用電氣自動化技術，實現綜合化的監控效果。通過系統監控，可以形成一種雙重冗長，可以在智能化背景下進行開采。在煤礦生產過程中，數字化技術已經得到了廣泛運用，使得煤礦的生產更加安全，大大降低了人工工作量，提升了礦業的總體生產效率。

四、結語

伴隨現代礦井生產機械化水平的持續提升，電氣設備對礦井生產的高效開展發揮著不可替代的重要作用。但由于部分礦井過分追求經濟效益，對礦井生產中電氣設備自動化控制的應用與優化重視不足，導致一些質量不達標的電氣設備投入運行，也導致一些技術不過硬的操作人員參與到井下電氣設備運行管理中，提高了電氣設備故障的發生概率，也提高了運行成本，極易誘發重大安全事故。針對此，結合實際，對當前煤礦井下電氣設備常見的安全事故和預防措施進行了總結分析，以助力礦井安全生產。

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