煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

寇茹娜

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司五礦，河南 平頂山 467000）

煤礦是我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的重要組成內(nèi)容，煤炭企業(yè)發(fā)展與我國眾多領(lǐng)域的發(fā)展有著非常緊密的聯(lián)系，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源保障。社會(huì)對(duì)于煤炭企業(yè)的發(fā)展也非常的關(guān)注，對(duì)于煤炭能源的需求量也在不斷上漲。煤炭生產(chǎn)企業(yè)利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不僅可以促進(jìn)煤炭生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升，還能保障煤炭生產(chǎn)的安全性，縮減煤炭能源生產(chǎn)的成本投入，提升煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。只有不斷的對(duì)煤礦電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，才能為煤炭企業(yè)發(fā)展輸入源源不斷的動(dòng)力。

一、煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

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(duì)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(dòng)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(shí)現(xiàn)最高性價(jià)比。

電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的主要組成部分是單片機(jī)，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(jī)等。在系統(tǒng)組成中，選擇單片機(jī)時(shí)需要與工作環(huán)境適應(yīng)，且操作時(shí)應(yīng)該非常謹(jǐn)慎，切實(shí)避免漏水等事故發(fā)生。單片機(jī)的主要工作原理是通過CPU信號(hào)的變化進(jìn)行控制，在煤礦的工作條件下，安裝單片機(jī)可以做到保護(hù)作用。具體來說，單片機(jī)會(huì)對(duì)電流變化進(jìn)行感應(yīng)，通過程序?qū)崿F(xiàn)電流―電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)進(jìn)行信號(hào)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(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整保存。單片機(jī)對(duì)于煤礦開采過程中實(shí)行的保護(hù)作用，主要是斷電保護(hù)和通風(fēng)。

二、煤礦電氣自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、診斷、維護(hù)等諸多內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，是對(duì)工作效率的提高。目前，根據(jù)我國《煤礦自動(dòng)化規(guī)劃》要求，我國建設(shè)的新建礦井均為綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)主導(dǎo)生產(chǎn)管理。正在生產(chǎn)的主力礦井，均為自動(dòng)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(duì)一些老礦井進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)化控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用在多個(gè)行業(yè)，其中煤礦、火電、核電、化工、石油等行業(yè)對(duì)自動(dòng)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(dòng)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(shí)際運(yùn)行過程中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整合，對(duì)自動(dòng)化控制提供更為完整、整體性的方案。

三、煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

對(duì)于煤礦電子自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，硬件是主體，而軟件則是核心，是所有功能得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之所在，因此必須對(duì)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而確保系統(tǒng)的功能和作用得以最大限度地發(fā)揮。在進(jìn)行系統(tǒng)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可將程序的結(jié)構(gòu)及過程重點(diǎn)。

（一）設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化

煤礦的開采，現(xiàn)代化式應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高工作效率即意味著提高企業(yè)的競(jìng)爭力。為了電氣自動(dòng)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(píng)估。若只對(duì)煤礦開采中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(duì)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(jì)要求水平更高并對(duì)礦井實(shí)施全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，是未來的主要發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)這一內(nèi)容，可以全方位對(duì)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(jì)算機(jī)編程。三者并沒有絕對(duì)優(yōu)劣，手動(dòng)編程適合數(shù)據(jù)較少時(shí)使用，PIC編程適合大規(guī)模的采礦需求，但是范圍有限制。計(jì)算機(jī)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(dòng)化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)情況的需求，因地制宜，因時(shí)制宜，完成編程方式的選擇。

（二）優(yōu)化系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件的優(yōu)劣對(duì)于煤礦開采工作的順利進(jìn)行也至關(guān)重要，對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行創(chuàng)新，意味著對(duì)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(duì)這一目標(biāo)的實(shí)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(duì)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(shí)也是技術(shù)上的難點(diǎn)。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(shí)際需求的前提下，進(jìn)行工作設(shè)計(jì)，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(shí)際運(yùn)行情況相匹配，然后在實(shí)際操作過程中，完成對(duì)工效和質(zhì)量的提升。

（三）優(yōu)化系統(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(dòng)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(huì)涉及到輸入及輸出的設(shè)備。相應(yīng)的，對(duì)系統(tǒng)硬件的優(yōu)化也包括兩個(gè)部分，對(duì)輸入設(shè)備的優(yōu)化和對(duì)輸出設(shè)備的優(yōu)化創(chuàng)新。其中，對(duì)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85～240V之間，考慮到煤礦的實(shí)際工作環(huán)境往往比較惡劣，所以需要對(duì)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(duì)電壓進(jìn)行較好的控制。

輸出設(shè)備的創(chuàng)新，則需要對(duì)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(shí)對(duì)電流頻率有益。

結(jié)束語

總之，煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)于保障煤礦生產(chǎn)效率，以及煤礦生產(chǎn)的安全性有著直接性的影響。想要促進(jìn)我國煤礦生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須要不斷地加強(qiáng)煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化。使得電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。