煤礦電氣自動化控制系統設計及優化

石文利

（兗州煤業股份有限公司物資供應中心 山東省鄒城市 273500）

眾所周知，煤礦工業的作業環境與其他行業相對具有一定的惡劣性，這也是現代煤礦工業發展受到嚴重制約的主要原因，然而電氣自動化控制系統的出現，使得上述問題得到了有效解決。對此，如何通過電氣自動化控制系統的優化來減少其成本，是目前多數煤礦企業最為關注的熱點話題。本文主要針對以下幾個方面進行分析，并結合實際情況制定出了相對應的優化策略。

1 電氣自動化控制系統應用特點

1.1 兼容性比較強

在我國，煤礦開采過程中，其主要是從淺層逐漸往深層慢慢推進新的，深層施工與淺層相比較而言，其開采的施工環境會更加復雜，危險性也會更高一些。煤礦在實際開采過程中，會應用電氣自動化設備，來輔助煤礦開采工作。而電氣自動化設備其有很多不同的種類，而且不同的電氣設備，其運行時間及運行功率等方面，還是具有一定的區別的[1]。煤礦開采過程中，為了進一步提高開采工作的效率，使電氣設備在實際運行過程中，可以有效的實現自我調節，一般情況下，在設計的過程中，會利用電氣自動化控制系統作為輔助。因為電氣自動化控制系統，其本身的兼容性比較強，在不同的生產條件下，電氣化自動控制設備都可以滿足電氣設備控制要求，并且，在端口協議方面，其系統具有較強的開放型，所以，在一定程度上為系統控制內容多樣化奠定了良好的基礎。

1.2 集成性

在煤礦實際生產過程中，其開采的步驟流程，一般是包含煤層勘探、開采、及資源運輸三個步驟，并且，在整個的開采流程中，其安全防護管理是不一樣的。煤礦開采的每一個步驟流程，都要依靠電氣自動化技術來作為支撐。例如，PLC技術、數據信息采集技術等等。而每一個流程系統，如果都進行分開管理，那么就會加重整個電氣控制系統的負擔。而電氣自動化控制系統，正因為其具備集成化管理的良好特點，因此，針對系統內部設備狀態，其可以對其進行實施的管理與監督，而且還可以與設備運行情況結合，有效的調整相關方面的參數，這樣可以是機械設備在生產運行中的穩定性會得到良好的加強。

1.3 智能化

煤礦行業其在實際發展過程中，大部分的企業生產都實現了自動化，而且還有很多煤礦企業生產，已經從自動化逐漸向智能化發展。煤礦企業在實際生產過程中，電氣設備在運行的時候，可以根據系統程序，高效且快速的完成煤礦開采工作。同時在實際開采整個流程中，要系統的分析與整理其運行時的數據信息，然后再將這個作為基礎，來調整和優化煤礦開采的方案。這樣煤礦開采的工作效率才會得到提升，而且開采過程中的安全性也得到了保障，有利于煤礦器的穩定發展。

1.4 開放型

在電氣自動化控制系統中，開放性是其自動化技術中的重要特征之一。由于煤礦開采工作，是在地下來進行開采工作的，而為了能夠使指令有效的傳到開采工作區域，電氣設備應該要具備良好的通訊功能。而電氣自動化技術，其可以有效的建立通訊控制系統，然后系統在通訊端口輔助下，使其它系統信息實現良好的互通，這樣可以有效的監控系統設備運行情況，進而使信息采集后運行狀態效果得到良好的提升。此外，系統在實際運行過程中，數據在進行傳輸的時候，其設備工作狀態控制可以通過通訊端口來控制，這樣可以使系統運行更加的穩定。

2 電氣自動化控制系統在現代煤礦技術中的具體應用

隨著社會人口的逐步增加與社會經濟的快速增長，社會生產對煤礦資源的需求量越來越大。也正是由于需求量的增加，才使得煤礦的開采力度與日俱增[2]。但在實際的開采作業過程中，由于作業環境具有一定的特殊性與復雜性，進而增加了開采的危險性與難度系數。然而，自電氣自動化控制系統在現代煤礦開采中得以應用以來，不僅大幅提升了開采工作的安全性，并且還大大降低煤礦開采工作的難度，這一舉措對于現代煤礦工業的發展來講具有非常重要的意義。提升煤礦開采的安全性與工作效率、降低煤礦開采的作業難度與開采成本、提升煤礦企業的經濟效益等是電氣自動化控制系統應用的最大優勢。單論電氣自動化控制系統，其控制核心就是單片機，而單片機的選用需要結合實際的生產環境、生產方式以及生產原則來定。在進行實際的煤礦工業開采之前，需要有關技術人員結合實際的生產環境對其進行勘測與分析，對一些會產生影響的因素要進行綜合考慮。另外，還需要對生產環境進行深入的勘測與考察，對其進行詳細了解，這對于提升單片機在現代煤礦技術中的應用效率來講具有非常重要的影響，生產環境的勘測與考察是確保單片機正確運行的關鍵前提與基礎。另外，在單片機的應用過程中需要注意的是，要做好該設備的防水和防漏電工作。就從目前的煤礦生產工作來講，都會選用PLC單片機。對此，防水、防漏電保護是影響PLC單片機正常運行的關鍵因素。

3 電氣自動化控制系統在煤礦中的設計與優化策略

3.1 系統硬件的設計與優化

系統硬件的設計與優化是整個煤礦電氣自動化控制系統優化工作中最為重要的一部分，系統硬件是決定電氣自動化控制系統是否安全、穩定、準確的關鍵因素，因此，必須要對其進行高度重視。另外，在進行系統硬件的優化過程中，必須要注意對I/O（輸入/輸出）電路設計，同時還需要進行抗干擾優化。

3.1.1 系統輸入電路的設計優化

通常情況，在進行輸入電路的設計優化時需要綜合考慮PLC供電電源。由于煤礦生產的實際作業環境相對比較惡劣，供電方面也具有很大的不穩定，另外，環境因素對輸入電路產生的影響較大，因此，對煤礦電氣自動化控制系統中的安全性與穩定性會造成很大的不利影響。在優化輸入電路的設計時，首先需要根據實際的生產情況，采用相應的電源濾波技術或隔離變壓器技術，來提升其抗干擾性能，使輸入點電路得到優化。由此可以看出，對輸入電路進行優化對于煤礦電氣自動化控制系統來講具有非常重要的意義，相關部門與人員必須要給予高度的重視。

3.1.2 系統輸出電路的設計優化

單從系統的輸出電路上來講，現代煤礦技術的應用是最廣泛的，在多數的煤礦設施中都有所應用。要想對系統輸出電路進行有效優化，首先要提高其響應速度，其次，還要確保電路的簡化性，最后，需要提升輸出電路的負載能力與抗干擾能力。一般情況下，進行輸出電路的優化，會經常用到二極管與繼電器，這樣不僅保護了電路，還提升了其輸電效率。

3.2 系統軟件的設計與優化

要想提升電氣自動化控制系統的運行效率，就必須要對系統中的軟件進行一定程度的設計與優化。在進行PLC系統的應用時，可以采用一定的技術手段對軟件設備做出相應的處理，將其形成直觀且清晰的梯形圖，這是當前最棘手的難題之一。通常情況下，會將系統軟件的優化分為兩個部分：

（1）程序設計優化；

（2）軟件結構優化。

3.2.1 對程序設計進行優化

在進行程序設計的優化過程中，首先要綜合考慮I/O（輸入/輸出）的正確分配，讓其能夠更好的滿足電氣自動化控制系統的具體性需求[3]。優化程序設計，需要依據煤礦企業的現實情況與實際的工作環境，來進行整體系統中I/O信號的統一編制，這樣不僅可以確保系統運行的正常性與穩定性，同時還可以有效提升系統的維護效率，進而使電氣自動化系統得到整體優化。

3.2.2 對軟件結構進行設計優化

與其說是優化軟件結構，倒不如說是優化模塊化設計與基本的程序化設計。在目前的煤礦技術中，要根據不同的煤礦開采情況，來優化和調整程序，進而將模塊化設計應用到現代煤礦工業中來，但需要注意的一點是，在進行系統軟件結構的優化時，要先對自身的生產特點與生產規模進行分析，然后在綜合全方位因素對系統軟件結構進行全面優化，這樣才能更好的滿足現代煤礦企業的生產與發展需求。系統軟件結構的優化要緊密結合煤礦企業的實際生產情況，只有這樣才能將其的作用發揮至最大。

3.3 抗干擾設計與優化

在整體的煤礦電氣自動化控制系統的優化工作中，抗干擾優化是最為需要考慮和重視的問題。我們都知道煤礦工業的實際生產環境較為惡劣，會系統中的硬件設備產生較大的影響，這些因素都會對煤礦工業的進步與發展帶來一定的阻礙作用。以此，就更能彰顯出抗干擾優化的重要性。以下兩種是最常用到的抗干擾優化方法：第一種是電磁屏蔽及線路的優化；第二種是隔離變壓器的應用。但具體方法的選用還需要結合實際的煤礦生產情況，這樣才能使其發揮出最大效能。

3.4 系統設備的設計與優化

就目前來講，電氣自動化控制系統是現代煤礦技術的重要組成部分。因此，在進行電氣自動化控制系統的優化時，第一步先對系統設備進行優化[4]。在煤礦工業的實際生產過程中，會根據現場的作業環境來選用單片機，同時還要對設備本身進行充分且全面的分析與監測，進而結合實際需求對系統設備進行優化，在煤礦工業逐步發展的背景下，PLC設備也在逐步朝著全面監測的方向發展，從而為現代煤礦的順利運行提供保障。另外，系統設備的優化還體現在系統編程工具的創新與改革方面。就現階段來講，手持、PLC應用和計算機的圖形結合是目前大多數煤礦企業會選擇的編程工具，其具有工作低、工作范圍小等缺點，這些因素對現代煤礦工業的發展具有一定的阻礙作用。對此，一個煤礦企業要想得到快速且穩定的發展，就離不開對編程工具的創新與改革，只有提升了編程工作的效率，才能有效推動煤礦工業的可持續發展。

3.5 電氣接地系統的設計與優化

煤礦實際開采的時候，其電氣設備的電壓要高一些，這樣系統的才會正常穩定的運行[5]。系統在實際運行過程中，其具有一定的復雜性，因此，在系統中要設計接地系統。在傳統的接地方式中，一般是應用的是單線的連接方式，但是這種單線連接方式，并不是各種類型的設備都可以應用，所以，在設計與優化系統的過程中，可以將接地方式進行分類，例如，將接地方式設計為靜電接地、防雷接地兩種方式，此外，還可接地方式，還有屏蔽接地和直流接地兩中接地方法。在煤礦生產過程中，要想加強煤礦生產安全性，則可以利用不同的接地方式來保障煤礦生產的安全性。

4 結語

綜上所述，在煤礦企業生產發展過程中，電氣自動化控制系統在現代煤礦工業中得到了較為廣泛的應用，系統能夠有效提升現代煤礦企業的實際生產效率，更重要的是能夠幫助煤礦企業實施針對性的生產管理，進而提高煤礦生產的安全性。所以，通過結合煤礦生產實際情況，合理利用電氣系統技術，來對電氣自動控制系統進行設計與優化。只有這樣，煤礦企業在發展過程中，其生產效益才會得到良好的提升，企業的發展才會更加的順利和穩定，進而有效促進煤礦企業的可持續化發展。