煤礦井下電氣設備自動化控制應用與優化

文/郭鵬飛

煤炭資源是一種重要的化工原料、燃料，為推動我國工業化建設進程的加快、促進我國社會經濟的進步做出了重要的貢獻。幾十年來，我國煤炭事業蓬勃發展，煤礦開發程度不斷加深，同時，煤礦資源越來越少，煤礦開采環境也越來越惡劣，因此也逐漸提高了對煤礦生產設備的要求。將計算機、網絡、信息與自動化控制技術有機結合起來，可以促進煤礦井下電氣設備自動化水平的提高。與此同時，隨著信息技術的發展，自動化控制技術不斷完善，煤礦井下開采過程中有效應用自動化控制技術，不僅可以提高煤炭開采效率，還有利于提升煤炭開采產量。此外，電氣設備自動化控制技術還可以良好地適應井下惡劣環境，有利于保障煤礦開采的安全性。

1 煤礦井下電氣設備自動化控制的應用

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。

就目前來說，PLC單片機是煤礦井下電氣設備自動化控制中應用比較廣泛的一種單片機，PLC單片機不僅具有理想的防水保護作用，還可以在井下電氣自動化控制設備發生漏電問題的時候達到自我保護的效果，從而可以保障井下電氣自動化控制設備運行的安全性、穩定性。同時，PLC單片機的工作效率也比較高，抗干擾性能優秀，且能耗相對較低。基于這樣的原因，PLC單片機在井下電氣自動化控制設備中得到了越來越多的應用。除此之外，在煤礦井下電氣自動化控制設備運行過程中，PLC單片機還可以實時監控設備運行狀態，并將電信號轉變為電壓信號，將其輸入CPU，并使用計算機進行顯示，從而有利于準確掌握井下電氣自動化控制設備的實際情況，及時發現問題并解決問題，確保煤礦井下作業效率與質量。

2 煤礦井下電氣設備自動化控制的優化

2.1 選型的優化

現代煤礦開采中，為了充分發揮井下電氣設備自動化控制技術的作用，需要全面考慮井下電氣設備的實際情況及其電氣控制需求，并對電氣自動化控制設備的規模進行全面分析，盡量縮小電氣設備的選擇范圍。例如，若是僅在煤礦井下瓦斯濃度檢測的時候應用電氣自動化控制設備，那么在進行設備選型的時候，則可以選擇微型設備，便可以有效檢測煤礦井下瓦斯的濃度。若是在水泵機房控制中應用電氣自動化控制設備，便需要充分考慮水泵的工作狀態，在PLC中編輯相應的邏輯程序，所以在選擇PLC的時候最好選擇控制點較多的PLC。除此之外，煤礦井下電氣設備自動化控制優化過程中，也要根據控制對象的規模，對I/O點數進行合理控制，并要根據其不同的類型進行劃分，并制作統計清單，保證電氣設備自動化控制系統中軟硬件資源具有充足的余量，進而確保電氣設備自動化控制系統運行的安全性及穩定性。除此之外，硬件選取完成之后，也要合理選擇軟件編程工具，從而快速、高效地完成軟件編程，實現對煤礦井下電氣設備自動化控制的優化。

2.2 軟件的優化

軟件的優化也是煤礦井下電氣設備自動化控制優化的有效途徑。軟件優化的時候，需要高度重視模塊程序以及基本程序兩個方面的內容。煤礦井下開采過程中，應根據電氣設備的實際情況及其工藝的不同，對程序進行適當調整，以保障電氣設備動作的準確性。同時，還可以在電氣設備自動化控制系統中有效應用模塊化方法，以便于后期程序拓展。模塊化方法指的是，編制自動化控制程序的時候，將其分為若干個子任務模塊，然后進行分別編寫、調試，最終組合為一個完成程序。

2.3 硬件的優化

對煤礦井下電氣設備自動化控制系統進行優化的過程中，硬件的優化與創新是非常關鍵的環節。煤礦井下環境比較惡劣，同時井下供電不夠穩定，這些因素均會給煤礦井下電氣設備自動化控制系統運行的安全性、穩定性造成嚴重的影響。對硬件進行優化的時候，首先可以在輸入電路部分配置電源凈化裝置，應用一比一隔離變壓器，并借助一比一隔離變壓器的初級線圈、次級線圈屏蔽層，連接電氣設備的中性點，從而達到控制電氣設備自動化控制系統脈沖干擾的效果；其次，針對自動化控制系統，通過凈化其24V直流供電電源，并適當調節供電負載，便能有效預防周邊電路的短路；再次，根據電氣設備控制要求，采用晶體管對輸出電路的調速裝置、各種指示標識等進行輸出，便可以提高調速裝置、各種指示標識的響應速度。例如，在煤礦水泵機房中應用PLC，PLC在電氣設備自動化控制系統中輸出頻率為每分鐘6次，選擇輸出方式的時候，可應用繼電器輸出，從而提高其帶負載、抗干擾性能。除此之外，電氣設備自動化控制系統的運行安全性、穩定性及準確性，在很大程度上受到電磁干擾的影響，而煤礦井下環境惡劣，不可避免地存在電磁干擾。基于這樣的原因，對煤礦井下電氣設備自動化控制系統進行優化的過程中，也要注意電磁干擾屏蔽、電磁干擾防護等措施，積極應用新技術，提高電氣設備自動化控制系統的穩定性及安全性，使其能夠在復雜的煤礦井下環境中得到正常運行，確保煤礦開采效率與質量。

3 結語

綜上所述，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。