關(guān)于煤礦電氣自動化的控制系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計研究

莫志剛

摘 要：在煤礦資源作為我國發(fā)展的重要支柱能源的背景下，對煤礦產(chǎn)業(yè)進(jìn)行高效、安全的現(xiàn)代化生產(chǎn)已經(jīng)是必須之舉。煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的引入，實現(xiàn)了提高煤炭利用率，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的目的。該文主要進(jìn)行煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計的研究，從而對煤礦企業(yè)提出更完善、有利的生產(chǎn)控制方式。

關(guān)鍵詞：煤礦 現(xiàn)代化 電氣自動化 控制 高效

中圖分類號：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0004-02

作為一種傳統(tǒng)的、不可再生資源，煤礦的利用應(yīng)該已經(jīng)得到更加嚴(yán)格的管控，相較于傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)過程，現(xiàn)代化生產(chǎn)更加注重安全和高效，而這種追求高效率和高安全性的生產(chǎn)，一定依托有大量的數(shù)字量和模擬量的控制裝置[1]，比如對于瓦斯含量進(jìn)行計量、對通風(fēng)狀況進(jìn)行監(jiān)測、對礦井的水泵進(jìn)行開合控制等工作內(nèi)容。因此，在提高煤炭利用率、進(jìn)行循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展方面，政府管控下的煤礦企業(yè)通過多種渠道進(jìn)行了電氣自動化控制技術(shù)的引入。電氣自動化控制系統(tǒng)，是在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，基于PLC技術(shù)[2]而創(chuàng)的數(shù)字化和自動化式的控制系統(tǒng)。PLC技術(shù)成為解決效率、安全問題，實現(xiàn)煤礦電氣自動化控制的有效、便捷手段。煤礦電氣自動化的控制系統(tǒng)，可以在惡劣的工作環(huán)境下正常工作，使煤礦開采流程簡化的同時保證計算機對數(shù)字和程序的控制，實現(xiàn)煤礦高效率同時高安全性的生產(chǎn)。

對于煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，旨在以更低的構(gòu)建成本，來提高控制系統(tǒng)的運行可靠性和安全性，增強使用性能，進(jìn)一步促進(jìn)煤礦的生產(chǎn)、運輸和存放等過程中的高智能化、自動化以及現(xiàn)代化。

1 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)

煤炭作為傳統(tǒng)能源，在我國有著很多的應(yīng)用，是我國重要的資源，無論對日常生活或是工業(yè)生產(chǎn)都有著不能缺少的重要作用。電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，從本質(zhì)來說，就是將資源的利用率最大化，即實現(xiàn)最高性價比。

電氣自動化控制系統(tǒng)中的主要組成部分是單片機[3]，其組成的主要部分包括電源、斷電設(shè)備、防水設(shè)備、通風(fēng)機等。在系統(tǒng)組成中，選擇單片機時需要與工作環(huán)境適應(yīng)，且操作時應(yīng)該非常謹(jǐn)慎，切實避免漏水等事故發(fā)生。單片機的主要工作原理是通過CPU信號的變化進(jìn)行控制，在煤礦的工作條件下，安裝單片機可以做到保護(hù)作用。具體來說，單片機會對電流變化進(jìn)行感應(yīng)，通過程序?qū)崿F(xiàn)電流—電壓信號的轉(zhuǎn)換，同時進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換式采集后，通過電腦顯示，通過控制設(shè)備配置的基本參數(shù)，可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整保存。單片機對于煤礦開采過程中實行的保護(hù)作用，主要是斷電保護(hù)和通風(fēng)。

2 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

無論是國際或者國內(nèi)，煤礦業(yè)的自動化發(fā)展必然將成為未來發(fā)展的道路。無論在煤礦的建設(shè)還是發(fā)展中，自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)監(jiān)控、診斷、維護(hù)等諸多內(nèi)容，實現(xiàn)整體生產(chǎn)過程的自動化，是對工作效率的提高。目前，根據(jù)我國《煤礦自動化規(guī)劃》要求，我國建設(shè)的新建礦井均為綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺主導(dǎo)生產(chǎn)管理。正在生產(chǎn)的主力礦井，均為自動化基礎(chǔ)好的礦井，從設(shè)備集中控制向系統(tǒng)集中控制轉(zhuǎn)變，對一些老礦井進(jìn)行自動化改造，按照節(jié)能降耗的原則，進(jìn)行逐步的改造。

目前，自動化控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用在多個行業(yè)，其中煤礦、火電、核電、化工、石油等行業(yè)對自動化的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，并處在不斷發(fā)展之中，結(jié)合現(xiàn)狀，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)創(chuàng)新后，未來的發(fā)展方向，則是將技術(shù)與成熟的產(chǎn)品、多年實際運行過程中的經(jīng)驗進(jìn)行整合，對自動化控制提供更為完整、整體性的方案。

3 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計研究

3.1 創(chuàng)新設(shè)備系統(tǒng)

煤礦的開采，現(xiàn)代化式應(yīng)用自動控制系統(tǒng)，提高工作效率即意味著提高企業(yè)的競爭力。為了電氣自動化控制利用更加高效，選用PIC設(shè)備之前，必須進(jìn)行整體性系統(tǒng)狀態(tài)和功能的評估。若只對煤礦開采中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測，可以選擇微型設(shè)備。但是礦井中，水位高低直接影響著水泵的工作狀態(tài)，所以對PIC的選擇上就必須選擇大型設(shè)備。

在優(yōu)化設(shè)備系統(tǒng)上，使設(shè)計要求水平更高并對礦井實施全方位實時監(jiān)控，是未來的主要發(fā)展方向。實現(xiàn)這一內(nèi)容，可以全方位對礦井下的情況并數(shù)據(jù)進(jìn)行掌控。另一方面，在編程程序上，當(dāng)前主要有三種，分別為手控編程、PIC編程和計算機編程。三者并沒有絕對優(yōu)劣，手動編程適合數(shù)據(jù)較少時使用，PIC編程適合大規(guī)模的采礦需求，但是范圍有限制。計算機編程和PIC編程的結(jié)合，能提高效率但是耗資大，以上多種編程組合方式中，在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時情況的需求，因地制宜，因時制宜，完成編程方式的選擇。

3.2 創(chuàng)新系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件的優(yōu)劣對于煤礦開采工作的順利進(jìn)行也至關(guān)重要，對系統(tǒng)軟件進(jìn)行創(chuàng)新，意味著對于不同變化條件可以進(jìn)行更加細(xì)致的滿足，即提高開采效率和開采質(zhì)量。對這一目標(biāo)的實現(xiàn)，需要通過進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部軟件的處理，處理得當(dāng)則是完成這一目標(biāo)的關(guān)鍵步驟之一。對系統(tǒng)內(nèi)部軟件的處理，應(yīng)用直觀的圖表來展現(xiàn)組合裝配，不僅是PIC系統(tǒng)應(yīng)用過程中的關(guān)鍵步驟，同時也是技術(shù)上的難點。系統(tǒng)創(chuàng)新或優(yōu)化的工作，應(yīng)該從自身的規(guī)模進(jìn)行，在了解煤礦開采工作實際需求的前提下，進(jìn)行工作設(shè)計，選擇軟件的參數(shù)，并且進(jìn)行合理搭配，使優(yōu)化/創(chuàng)新之后的系統(tǒng)可以與煤礦的實際運行情況相匹配，然后在實際操作過程中，完成對工效和質(zhì)量的提升。

3.3 創(chuàng)新系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件可以互為參照，缺一不可，都是在電氣自動化控制系統(tǒng)中屬于重要部分。簡單來說，系統(tǒng)硬件主要會涉及到輸入及輸出的設(shè)備。相應(yīng)的，對系統(tǒng)硬件的優(yōu)化也包括兩個部分，對輸入設(shè)備的優(yōu)化和對輸出設(shè)備的優(yōu)化創(chuàng)新。其中，對輸入設(shè)備的創(chuàng)新以PIC設(shè)備供電電壓為基礎(chǔ)，一般電壓在85～240 V之間，考慮到煤礦的實際工作環(huán)境往往比較惡劣，所以需要對安裝電源進(jìn)行凈化，過程需要特定的方法考量。電路的創(chuàng)新，通常選擇濾波器和變壓器，兩者進(jìn)行結(jié)合就可以對電壓進(jìn)行較好的控制。

輸出設(shè)備的創(chuàng)新，則需要對指示標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)試的裝置進(jìn)行選擇，一般可以采用晶體管的輸出方式，此種方法可以保證反應(yīng)速度，同時對電流頻率有益。

4 結(jié)語

煤炭資源在我國的發(fā)展過程中意義重大，并將持續(xù)作為重要資源為我國使用，不論是日常生活中，或者工業(yè)發(fā)展中，在這種背景下，對煤礦開采工作進(jìn)行完善就十分有意義。對煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新研究，是對該自動控制系統(tǒng)性能進(jìn)行提高的有益途徑，只有創(chuàng)新系統(tǒng)的內(nèi)部元件，并更新各部分的工作原理，才可以更好地發(fā)揮其控制作用，對煤礦開采效率的提高和功能的完善都有很大幫助。

煤礦產(chǎn)業(yè)對PIC電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以加速煤礦企業(yè)的自身發(fā)展，同時也可以使整個系統(tǒng)的運算和編程效率得到提升。如該文中討論的結(jié)果，創(chuàng)新設(shè)計重點可以在創(chuàng)新系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建，保證輸入電路和輸出電路的穩(wěn)定，且創(chuàng)新系統(tǒng)軟件和硬件，以電路的自身條件和運行的環(huán)境來結(jié)合確保電壓的穩(wěn)定和在正常值范圍。在這種保障和發(fā)展條件下，煤礦產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)作為我國的重要資源支柱，良性、可持續(xù)地得到發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 張禮崇，郜祥，王焱，等.電氣自動化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].技術(shù)與市場，2012（1）：127-128.

[2] 劉琴.單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技，2013（34）：159-160.

[3] 馬珍.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計[J].中小企業(yè)管理與科技，2014（25）：215-216.