淺談煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】在當(dāng)前煤礦生產(chǎn)科技不斷發(fā)展的影響下，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)被引進，這有利于煤礦管理能力與生產(chǎn)效率的提高。其中，在煤礦中應(yīng)用比較普遍的是以PLC作為基礎(chǔ)的電氣自動化控制系統(tǒng)。為此，本文論述了煤礦生產(chǎn)中PLC電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計策略。

【關(guān)鍵詞】煤礦；控制系統(tǒng)；電氣自動化；設(shè)計策略

1、裝置選擇的設(shè)計策略

1.1選用編程工具

目前，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中使用比較廣泛的編程工具是計算機、PLC，以及應(yīng)用圖形與手持相統(tǒng)一的編程器。收集編程器的目的是為了編程商家定制語言，其中，手持編輯器的編程效率是比較低的，根據(jù)規(guī)模比較小的PLC裝置編程，通常在進行編程的時候所使用的圖形編輯器是梯形編程，這是一種十分簡潔的編輯手段，也十分適合中型PLC的編程。為了更加有效地編程規(guī)模比較大的PLC裝置，通常使用PLC軟件包與計算機，然而，在進行開發(fā)的時候，這樣的編程手段需要投入比較大的成本，也不便于實際的調(diào)試，通常僅僅使用在大型的煤礦自動化控制系統(tǒng)中。要想提高煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的效率，應(yīng)當(dāng)結(jié)合系統(tǒng)的規(guī)模選用合適的編程工具，從而確保更加高效的系統(tǒng)編程。

1.2確定I/O點類型

煤礦電氣自動化在進行控制的過程中會存在一系列的需要，在一定程度上，這些需要的擬定是結(jié)合監(jiān)控對象的規(guī)模來進行的，在進行監(jiān)控前，應(yīng)當(dāng)對裝置I/O點的數(shù)量進行統(tǒng)計，在進行統(tǒng)計的時候，應(yīng)當(dāng)劃分它的種類，且要對有關(guān)的統(tǒng)計清單進行制定，根據(jù)估計的系統(tǒng)控制容量，從而有效地保障軟硬件的資源剩余數(shù)量還不至于對資源造成浪費。在對裝置的輸出點、輸出頻率進行確定的時候，應(yīng)當(dāng)認真地探究礦井自身的供電現(xiàn)狀，從而對輸出端的輸出方式進行迅速地確定，輸出端通常實施繼電器與晶體管輸出的方式。

1.3認真探究系統(tǒng)的規(guī)模

在選擇PLC裝置的前期，應(yīng)當(dāng)認真地探究系統(tǒng)的規(guī)模，從而盡量縮小裝置的選用范圍，這是由于不相同的PLC產(chǎn)品所適用系統(tǒng)的規(guī)模也是不一樣的。其中，選用西門子PLC裝置并且實施探究，倘若選用的PLC裝置只是為了檢測瓦斯的濃度，那么通常使用微型的裝置就可以了。可是對于水泵機房而言，應(yīng)根據(jù)礦井里面改變的水位對它的工作狀態(tài)與方式進行更改，這就需要高標(biāo)準(zhǔn)的PLC裝置閉環(huán)與邏輯控制，為此，中等型的PLC裝置是最為理想的選擇。此外，應(yīng)當(dāng)實時地監(jiān)控礦井工人的安全，首先，應(yīng)當(dāng)實時地檢測礦井的控制與通信，要想監(jiān)控整個的過程是比較困難的，而中型與微型的PLC裝置是難以實現(xiàn)需求的，在這個時候，僅僅可以選用大型PLC裝置。

2、煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計策略

2.1軟件的設(shè)計策略

軟件是煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的核心，在優(yōu)化設(shè)計之后系統(tǒng)軟件可以大大地提高煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的工作效率。優(yōu)化設(shè)計軟件需要跟優(yōu)化硬件同時進行，軟件優(yōu)化設(shè)計的過程就是在處理固有的軟件裝置后，使其變成清晰的梯形圖，在應(yīng)用PLC系統(tǒng)中，這種過程是最難解決的一個問題。優(yōu)化設(shè)計軟件，需要立足于結(jié)構(gòu)，在進行設(shè)計的時候，應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模來實施，從而使結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，煤礦電氣自動化系統(tǒng)能夠更加迅速地應(yīng)用，并且可以更加貼近生產(chǎn)的實際情況。

2.2硬件的設(shè)計策略

在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中，硬件設(shè)計是非常重要的一個組成部分，它跟煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性是息息相關(guān)的。為此，應(yīng)當(dāng)實施有效的設(shè)計。因為應(yīng)用要求的不一樣，所使用的硬件也是不一樣的，下面，探究了系統(tǒng)抗干擾、輸出電路以及輸入電路這三項內(nèi)容。

第一，抗干擾的設(shè)計策略。在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中，務(wù)必注重的一個問題就是系統(tǒng)的抗干擾性。相對來講，礦井的工作環(huán)境是非常復(fù)雜的，這對電氣自動化控制系統(tǒng)提出了更高的要求。電系統(tǒng)芯片容易受到磁脈沖的干擾，這會導(dǎo)致系統(tǒng)的失靈。為此，在設(shè)計煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的時候，一定要將防干擾的問題解決。通常來講，實施下面的一系列策略：一是布線的優(yōu)化，將弱電信號線和強電動力線分來走線，且要保障其中是間隔著的，實施雙絞線屏蔽電纜的模擬信號傳輸線可以實現(xiàn)一定的抗干擾功能。二是借助金屬外殼來實施電磁屏蔽系統(tǒng)，在金屬質(zhì)地的工作柜當(dāng)中放置PLC控制系統(tǒng)，并保障外殼是接地的，這樣可以避免空間輻射、電磁脈沖和靜電干擾系統(tǒng)。三是借助隔離變壓器，實施1：1超隔離變壓器，且把中性點通過電容來接地。

第二，輸出電路的設(shè)計策略。在設(shè)計輸出電路的前期，應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際情況，針對調(diào)速設(shè)備和一系列指示標(biāo)志輸出方式的選擇，應(yīng)用最為基本的輸出方式——晶體管輸出，從而確保在進行輸出的時候盡量地跟高頻率的動作相適應(yīng)，與此同時，也可以大大地提高響應(yīng)速度。要想盡量地簡化輸出電路，通常實施繼電保護方式，這是由于繼電保護輸出方式的帶負載與抗干擾能力是比較強的。然而，如果電磁線圈附帶在PLC輸出的時候，那么PLC芯片就會在斷電時受到破壞。因此，為了防止破壞PLC芯片破壞，通常在電路盤中并聯(lián)續(xù)流二極管，這樣就可以將浪涌電流有效地吸收，從而對PLC芯片進行有效的保護。

第三，輸入電路的設(shè)計策略。在設(shè)計輸入電路的過程中，應(yīng)當(dāng)思考PLC的供電電源通常是在交流85V—240V間，具備寬幅適用性。然而，因為礦井的工作環(huán)境和條件是非常惡劣的，與此同時，加上不穩(wěn)定的供電，因此為了確保穩(wěn)定和安全地運行系統(tǒng)以及抗干擾，應(yīng)當(dāng)將電源凈化元件加裝在輸入電路部分，像是隔離變壓器或者是電源濾波器。倘若實施的為1：1的隔離變壓器，那么借助雙隔離技術(shù)使變壓器的次級線圈屏蔽層和初級線圈屏蔽層經(jīng)過初級電氣中性點接地，就可以在一定程度上抵抗脈沖干擾。針對PLC的輸入電源來講，應(yīng)用直流電源并且控制在24V，負載的調(diào)整應(yīng)當(dāng)結(jié)合它的容量來進行，還需要對周圍的電路實施防短路操作。這有利于煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的可靠、安全和穩(wěn)定運行。倘若出現(xiàn)短路或者是過載的情況，那么都會破壞PLC芯片，進而導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。為此，務(wù)必有效地設(shè)計輸入電路。

3、結(jié)語

綜上所述，在社會文明不斷進步的影響下，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)得以廣泛的應(yīng)用，這大大地提高了煤礦的安全生產(chǎn)管理能力和生產(chǎn)效率。然而，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)具有多樣化的實施策略，成本與效率也是不一樣的，因此，創(chuàng)新性地設(shè)計煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)，這是減少系統(tǒng)成本支出和提高系統(tǒng)運行效率的必然趨勢，此外，還應(yīng)當(dāng)避免重復(fù)性的設(shè)計并加強設(shè)計實踐。

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