大型煤礦自動化控制系統的設計與應用

文/楊小方

國家經濟發展的能源保障以及部分領域的經濟發展都跟煤礦企業的發展有著密不可分的聯系。目前對煤炭能源的需求量也在日益增加，隨著自動化控制系統在生產中的應用，使生產效率和質量都得到有效提升，對生產的安全性予以保障，同時有效地降低了生產成本，從而使企業的社會效益和經濟效益都有所提升，所以，加大自動化控制系統的應用和優化速度，對企業的長遠發展有著重要的現實意義。

1 自動化控制系統應用概述

對于煤礦企業而言，綜合實力的提高有助于企業的良性持續發展，因此，自動化控制系統逐漸在煤礦企業中得到應用，同時通過對實際應用結構的分析和研究，從而使系統能夠充分發揮其作用。在自動化控制系統中，主要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，并將相關的數據進行匯總和整理。實時監控采煤作業，及時發現工藝中存在的隱患和問題，及時進行維修和處理，使工作效率得以提升，安全事故的發生率得以控制和減少。另外，對相應的工程機械進行集中的項目管理，使根據項目運行的實際情況，對煤礦機械設備進行合理選擇，同時對設備的使用范圍得以保證，避免因設備原因而造成事故，使煤礦生產作業的安全性得以保障。

2 系統設計和應用的目標

針對目前大型煤礦企業的系統現狀，安全可靠的數據傳輸平臺以及統一集中的監控中心能有效實現生產作業的自動化以及無人化。通過網絡將各監測系統通過數據交接進行連接，使生產信息實時顯示以及遠程監控得以實現；另外還能使各系統在無人值守的情況下，自動運行，通過事故預案系統使突發事故的應對能力提高；通過發布系統可以將信息和資源進行共享。

3 系統集成要點

3.1 傳輸通道集成

隨著多媒體技術的運用，傳輸通道信息傳輸方式也更多樣化，調度指揮中心通過遠程控制系統就能完成相應的停送電、皮帶運輸、主水泵起停以及主風扇起停等控制，具有較高的可靠性和穩定性；另外對于井下惡劣的生產環境，網絡需要對防塵、防爆等需求予以滿足，保證其運行的順暢性；對井下實時數據地行采集，還需具有較高的數據傳輸速度和良好的網絡性能，充分保障采集、傳輸、監測以及遠程控制等功能的實現，使數據發送和接收的速度大幅度提升；為了止惡意攻擊和入侵，還因對網絡安全進行充分的保障，通過防火墻的設置，對網絡隔離予以實現，通過有效的認證支持和訪問控制，對網絡的安全性予以保證；黑客攻擊、系統陷阱、計算機病毒等諸多因素都會系統和網絡造成影響，除了防火墻，還應進行殺毒軟件的安裝；系統應具有可管理性，由統一的網管系統予以支持，具有統計、配置、預警等功能，使故障解決效率得以提高，使數據提供的速度予以保證，同時系統應具有配置管理、性能管理、安全管理以及故障管理等功能，且操作簡單便捷；另外還需加強系統的可擴展性，采用模塊化的網絡產品和模塊化的網絡結構設計，可為系統提供較強的升級能力和擴展能力。

3.2 軟件平臺集成

軟件平臺集成需要注意各自動化子系統之間所采用的數據表達格式和控制技術的不具備統一性，要求系統具有較強的兼容性，使無縫鏈接得以實現；在編程和組態方面，采用統一化的圖開界面和設計方案，使操作更為簡單明了；利用統一的數據庫對所有數據實現統一管理，數據共享，使數據的重用性和一致性得以保證；通過授權、認證、加密等功能，對數據的安全性提高，同時備分功能也使數據的安全性得到保障；同時也要滿足技術擴展方面的要求。

3.3 軟件平臺實現

對于系統平臺，可通過相應軟件進行構建，并對全組態應用予以實現；可實現對各控制子系統的運行狀態以及安全和生產數據進行及時監測，以圖表和畫面的形式進行展現；提前制定好事故緊急預案，當事故突發時，根據預先制定的措施和方案，根據運行的實際情況進行及時處理，對信息的利用率以及各系統聯動能力予以保證，同時為決策提供可靠依據；軟件還應具有故障報警和自我診斷功能，對故障類型和位置進行準確判斷，通過語音、圖形以及打印輸出等形式予以展現，提高故障及時解決的能力，也便于后期進行養護和管理，也使運行的維護成本得以降低；通過事故的詳細記錄，軟件平臺用曲線的形式將其呈出現來，便于進行事故分析和研究；系統的全面了解可通過歷史數據的分析而不斷增加，根據相關的科學依據，檢修計劃要根據實際運行情況進行充分考慮而制定，使故障發現和排除的時間得以有效減少。

4 設備選型優化

4.1 系統規模為依據

根據煤礦企業的實際生產情況決定控制系統的規模，同時也決定系統設計所需選擇的自動化設備及其所需實現的控制、邏輯功能。

4.2 數量及類型選擇

根據控制系統對象的實際情況以及所需實現的功能進行設備類型、輸入輸出點的數量等的選擇，以系統控制的總體容量為參考，對軟、硬件的余量進行充分考慮和利用，確保其經濟實用性。

4.3 編程工具確定

對于所涉及的編程器、圖形編輯器以及PLC軟件等，根據煤礦企業的運行情況進行合理選擇，PLC系統編程具有維護方便、運行效率高等特點，不過相應其成本也較高。

5 優化設計分析

5.1 系統硬件優化

自動化控制系統的運行穩定性通過抗干擾系統得以有效保障，使企業的生產效率得到提升。煤礦生產因其生產過程的特殊性，其生產環境和條件較為惡劣，機械電氣設備極容易受到沖擊而受到干擾和破壞，因此需加對抗干擾系統進行優化，尤其是針對煤礦電氣系統易受電磁干擾的問題，采取有效措施使其抗干擾的能力得到提升。將電源、模塊的接地端設計與公共機架相接，機架與性能良好的地線相妝，在PLC控制系統中置入金屬質地的工作柜；對工作柜進行加固處理，同時使其和地面緊密相接，使自動化系統的穩定運行得以保障；通過隔離變壓器的安裝使系統的抗干擾能力提升；對線路布置方案進行優化，避免電纜造成干擾的情況出現；將弱電信號線和強電動力線進行分離處理，避免出現互相干擾的情況。

根據企業的實際情況進行輸入輸出電路的設計進行優化，使生產過程中的高上高頻率和高效率以及電路的平穩運行得以保證。

5.2 系統軟件優化

軟件程序結構也需根據企業的生產實際情況進行優化，對各功能進行擴展和調整，一方面對企業發展的趨勢要求予以滿足，對系統功能進行補充，另一方面針對現在的軟硬件模塊進行優化，使其運行效率和穩定性得以提升。

6 結束語

自動化控制技術和設備在大型煤礦企業中的推廣應用，使煤礦企業的生產安全、生產效率以及經濟效益都得到了有效提高，實現在質量管理的目標。不過在實際應用中，因系統建設的目的和途徑具有多樣性，不同的系統設計方案在應用成效和應用成本方面都存在著差異，因此需要企業根據自身的實際情況進行合理、科學的選擇，同時通過有效的優化設計和反復的實踐應用，使自動化控制系統在企業的生產中充分發揮作用。