煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用與優(yōu)化

劉書杰

摘 要：煤礦是人們在生產(chǎn)生活中的必需資源，也是一種稀缺資源，所以我國一直都十分重視煤礦行業(yè)的發(fā)展，以提高煤礦生產(chǎn)效率為第一目標(biāo)。任何行業(yè)的發(fā)展都離不開現(xiàn)代科技的支持，煤礦行業(yè)自然也不例外。眾所周知，煤礦井下作業(yè)是一項(xiàng)高危性工作，在實(shí)際作業(yè)中，不但要求作業(yè)安全，還要求作業(yè)效率高，但若想同時(shí)保證這兩點(diǎn)并不容易。通過應(yīng)用先進(jìn)的煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，這一難題得到了很好地解決。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用與優(yōu)化提出了一些建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦井下;電氣設(shè)備自動(dòng)化控制;應(yīng)用與優(yōu)化

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦井下開采過程中有效應(yīng)用電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)，便可以實(shí)現(xiàn)煤礦開采效率的提高。但就現(xiàn)階段來說，煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制方面還存在一定的問題，因此，應(yīng)積極對(duì)煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)注意選型、硬件以及軟件的優(yōu)化，促進(jìn)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平的提高，為保障煤礦生產(chǎn)安全提供良好的技術(shù)支持。

一、煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用概述

我國幅員遼闊，蘊(yùn)含著豐富的物質(zhì)資源，其中煤炭是一種十分重要的礦石能源，也是傳統(tǒng)火力發(fā)電的重要基礎(chǔ)資源?，F(xiàn)代化煤礦開采過程中，比較注重電氣設(shè)備自動(dòng)化控制，其原因在于，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤礦開采也逐漸朝著工業(yè)化、自動(dòng)化、集成化的方向發(fā)展。煤礦井下條件比較惡劣，給井下電氣設(shè)備提出了更高的要求，同時(shí)也給自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用增加了一定的難度。為實(shí)現(xiàn)井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的有效應(yīng)用，保障煤礦的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，必須積極對(duì)井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并要充分發(fā)揮井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的優(yōu)勢，提高煤礦開采效率與質(zhì)量。井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)主要是建立在單片機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的。隨著煤礦開采環(huán)境的日趨惡劣化，對(duì)單片機(jī)提出了更加嚴(yán)格的要求。在選擇單片機(jī)的時(shí)候，應(yīng)充分考慮煤礦井下實(shí)際工況的特征，從而有針對(duì)性地選擇適合的單片機(jī)。相關(guān)研究人員在對(duì)煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制進(jìn)行研發(fā)的過程中，應(yīng)全面分析煤礦開采的實(shí)際情況以及煤礦生產(chǎn)的環(huán)境，并進(jìn)行深入調(diào)查分析，從而在井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中充分發(fā)揮單片機(jī)的作用。與此同時(shí)，在井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中實(shí)際應(yīng)用單片機(jī)的時(shí)候，也要注意做好防漏電、防水工作。

二、煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用與優(yōu)化

（一）硬件系統(tǒng)的優(yōu)化

優(yōu)化輸入電路。若想優(yōu)化輸入電路，首先要考慮當(dāng)系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的可編程邏輯控制器供電電源所對(duì)應(yīng)的電壓。一般情況下，煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制器端供電電壓約在85V-240V范圍內(nèi)，但從系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行角度上來看，由于煤礦井下作業(yè)環(huán)境及現(xiàn)場管理復(fù)雜，同時(shí)干擾因素較多，所以為了保障電路的穩(wěn)定性，往往需要在供電線路上安裝相應(yīng)的電源凈化設(shè)備，如濾波器。在具體的硬件系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)使可編程邏輯控制器的輸入電源與電壓保持為24V的直流電;還要不斷完善周邊電路的配置結(jié)構(gòu)，避免短路等問題;另外為避免發(fā)生過載或短路等問題，還應(yīng)保證所采用的保險(xiǎn)絲質(zhì)量與性能合格。

（二）軟件系統(tǒng)的優(yōu)化

優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)。優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)是優(yōu)化煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制軟件系統(tǒng)的重要一點(diǎn)。常見的程序結(jié)構(gòu)形式有兩種：基本程序結(jié)構(gòu)、模塊化結(jié)構(gòu)。在實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合煤礦井下作業(yè)的實(shí)際需求對(duì)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇。具體來說，首先應(yīng)根據(jù)煤礦井下作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際情況來對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行模塊劃分，保證每個(gè)模塊下都有詳細(xì)的子任務(wù);其次要對(duì)各個(gè)子模塊的任務(wù)一一進(jìn)行編寫和調(diào)試，并將之拼裝為一個(gè)完整的軟件程序。

（三）做好設(shè)備選型

自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，要從詳細(xì)分析煤礦下的具體情況開始，充分考慮煤礦地下電氣設(shè)備的具體情況，分析電子設(shè)備的尺寸和系統(tǒng)要達(dá)到的性能要求，確保煤礦地下開采工作順利進(jìn)行，應(yīng)盡可能縮小各種設(shè)備的選擇范圍，簡化設(shè)備選擇。要完成硬件選擇，必須根據(jù)情況選擇相應(yīng)的軟件編程工具，完成自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件的快速編程，充分發(fā)揮其作用。

（四）在通風(fēng)系統(tǒng)中的運(yùn)用

煤礦企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境和外界相比條件較差。對(duì)于煤礦的通風(fēng)自動(dòng)化系統(tǒng)，可以采用對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行合理分層、強(qiáng)化分散、冗余等方式，強(qiáng)化煤礦通風(fēng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與主要方式的設(shè)計(jì)。要有效提高自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，可以通過多套機(jī)械設(shè)備的備用技術(shù)、通信線路光纖傳輸技術(shù)等實(shí)現(xiàn)。煤礦通風(fēng)自動(dòng)化系統(tǒng)控制軟件的主要實(shí)現(xiàn)方式是VC++與組態(tài)控制軟件。正常情況下，煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)、自動(dòng)化控制包含的功能應(yīng)當(dāng)全面，通過實(shí)現(xiàn)遙控、遙感以及記憶故障等多種方式和現(xiàn)場報(bào)警等多種功能，多方面改善煤礦的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)條件。

（五）在供電系統(tǒng)中的運(yùn)用

對(duì)于煤礦供電系統(tǒng)而言，整體上可以分為4個(gè)環(huán)節(jié)：綜合的保護(hù)器、傳輸通道、監(jiān)控分站和地面集控中心。其中，綜合保護(hù)器在系統(tǒng)具有積極作用，不僅可以對(duì)供電線路、高壓配電的裝置實(shí)施全面監(jiān)測與監(jiān)控，還可以起到有效的保護(hù)作用。它自身具有遙測、遙信以及遙控等功能。系統(tǒng)中，監(jiān)控分站的主要作用是實(shí)現(xiàn)多方位連接，是一個(gè)具體的中間環(huán)節(jié)。監(jiān)控分站不僅可以及時(shí)采集自動(dòng)化系統(tǒng)中的設(shè)備信息，還可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)協(xié)議統(tǒng)一化效果。它還可以在保護(hù)器和地面分站之間傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兩者之間的互相控制。

（六）煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化調(diào)試

電氣設(shè)備的安裝調(diào)試必須由掌握相關(guān)專業(yè)技能的人員進(jìn)行，所有安裝完的設(shè)備必須配備完整的過流、斷電、短路保護(hù)等配套防護(hù)組件，且組件的運(yùn)行必須安全、可靠。此外，對(duì)于隔爆開關(guān)、變壓器等大型供電設(shè)備，在開展電網(wǎng)鋪設(shè)和后續(xù)供電作業(yè)時(shí)，必須確保所有運(yùn)行參數(shù)全部符合實(shí)際要求，嚴(yán)禁電網(wǎng)超負(fù)荷供電。

三、電氣自動(dòng)化在現(xiàn)代化煤礦井下的應(yīng)用前景

電氣設(shè)備自動(dòng)化已經(jīng)逐漸向模塊化、通用化和系列化等方向發(fā)展。對(duì)于煤礦機(jī)械設(shè)備的掌控，還需要有效運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綜合化的監(jiān)控效果。通過系統(tǒng)監(jiān)控，可以形成一種雙重冗長，可以在智能化背景下進(jìn)行開采。在煤礦生產(chǎn)過程中，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用，使得煤礦的生產(chǎn)更加安全，大大降低了人工工作量，提升了礦業(yè)的總體生產(chǎn)效率。

四、結(jié)語

伴隨現(xiàn)代礦井生產(chǎn)機(jī)械化水平的持續(xù)提升，電氣設(shè)備對(duì)礦井生產(chǎn)的高效開展發(fā)揮著不可替代的重要作用。但由于部分礦井過分追求經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)礦井生產(chǎn)中電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用與優(yōu)化重視不足，導(dǎo)致一些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的電氣設(shè)備投入運(yùn)行，也導(dǎo)致一些技術(shù)不過硬的操作人員參與到井下電氣設(shè)備運(yùn)行管理中，提高了電氣設(shè)備故障的發(fā)生概率，也提高了運(yùn)行成本，極易誘發(fā)重大安全事故。針對(duì)此，結(jié)合實(shí)際，對(duì)當(dāng)前煤礦井下電氣設(shè)備常見的安全事故和預(yù)防措施進(jìn)行了總結(jié)分析，以助力礦井安全生產(chǎn)。

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