煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計與應用研究

曹紹飛

摘要：煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)是完成對煤礦電氣設(shè)備控制的關(guān)鍵，可推動煤礦電氣設(shè)備的控制質(zhì)量和控制效率，并降低電氣設(shè)備的故障發(fā)生頻率。然而，受到煤礦電氣設(shè)備自動化水平和電氣設(shè)備數(shù)量的提升，以往的電氣自動化控制系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)控制效果不理想和成本較高的現(xiàn)象，亟需改進?；诖?，本文對煤礦現(xiàn)有電氣自動化控制系統(tǒng)展開創(chuàng)新設(shè)計，強化電氣控制系統(tǒng)的功能，旨在提升煤礦生產(chǎn)安全系數(shù)，提升煤礦資源的開發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：煤礦;電氣自動化;控制系統(tǒng);創(chuàng)新設(shè)計

引言

國家經(jīng)濟發(fā)展的能源保障以及部分領(lǐng)域的經(jīng)濟發(fā)展都跟煤礦企業(yè)的發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系。目前對煤炭能源的需求量也在日益增加，隨著自動化控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應用，使生產(chǎn)效率和質(zhì)量都得到有效提升，對生產(chǎn)的安全性予以保障，同時有效地降低了生產(chǎn)成本，從而使企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟效益都有所提升，所以，加大自動化控制系統(tǒng)的應用和優(yōu)化速度，對企業(yè)的長遠發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。

1自動化控制系統(tǒng)應用概述

對于煤礦企業(yè)而言，綜合實力的提高有助于企業(yè)的良性持續(xù)發(fā)展，因此，自動化控制系統(tǒng)逐漸在煤礦企業(yè)中得到應用，同時通過對實際應用結(jié)構(gòu)的分析和研究，從而使系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其作用。在自動化控制系統(tǒng)中，主要對采煤工藝流程以及供電系統(tǒng)等進行集中化的控制和管理，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)進行匯總和整理。實時監(jiān)控采煤作業(yè)，及時發(fā)現(xiàn)工藝中存在的隱患和問題，及時進行維修和處理，使工作效率得以提升，安全事故的發(fā)生率得以控制和減少。另外，對相應的工程機械進行集中的項目管理，使根據(jù)項目運行的實際情況，對煤礦機械設(shè)備進行合理選擇，同時對設(shè)備的使用范圍得以保證，避免因設(shè)備原因而造成事故，使煤礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性得以保障。

2.系統(tǒng)集成要點

2.1傳輸通道集成

隨著多媒體技術(shù)的運用，傳輸通道信息傳輸方式也更多樣化，調(diào)度指揮中心通過遠程控制系統(tǒng)就能完成相應的停送電、皮帶運輸、主水泵起停以及主風扇起停等控制，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性;另外對于井下惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，網(wǎng)絡需要對防塵、防爆等需求予以滿足，保證其運行的順暢性;對井下實時數(shù)據(jù)地行采集，還需具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度和良好的網(wǎng)絡性能，充分保障采集、傳輸、監(jiān)測以及遠程控制等功能的實現(xiàn)，使數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的速度大幅度提升;

通過有效的認證支持和訪問控制，對網(wǎng)絡的安全性予以保證;黑客攻擊、系統(tǒng)陷阱、計算機病毒等諸多因素都會系統(tǒng)和網(wǎng)絡造成影響，除了防火墻，還應進行殺毒軟件的安裝;系統(tǒng)應具有可管理性，由統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)予以支持，具有統(tǒng)計、配置、預警等功能，使故障解決效率得以提高，使數(shù)據(jù)提供的速度予以保證，同時系統(tǒng)應具有配置管理、性能管理、安全管理以及故障管理等功能，且操作簡單便捷。

2.2軟件平臺集成

軟件平臺集成需要注意各自動化子系統(tǒng)之間所采用的數(shù)據(jù)表達格式和控制技術(shù)的不具備統(tǒng)一性，要求系統(tǒng)具有較強的兼容性，使無縫鏈接得以實現(xiàn);在編程和組態(tài)方面，采用統(tǒng)一化的圖開界面和設(shè)計方案，使操作更為簡單明了;利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫對所有數(shù)據(jù)實現(xiàn)統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)共享，使數(shù)據(jù)的重用性和一致性得以保證;通過授權(quán)、認證、加密等功能，對數(shù)據(jù)的安全性提高，同時備分功能也使數(shù)據(jù)的安全性得到保障。

2.3軟件平臺實現(xiàn)

對于系統(tǒng)平臺，可通過相應軟件進行構(gòu)建，并對全組態(tài)應用予以實現(xiàn);可實現(xiàn)對各控制子系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及安全和生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行及時監(jiān)測，以圖表和畫面的形式進行展現(xiàn);提前制定好事故緊急預案，當事故突發(fā)時，根據(jù)預先制定的措施和方案，根據(jù)運行的實際情況進行及時處理，對信息的利用率以及各系統(tǒng)聯(lián)動能力予以保證，同時為決策提供可靠依據(jù);軟件還應具有故障報警和自我診斷功能，對故障類型和位置進行準確判斷，通過語音、圖形以及打印輸出等形式予以展現(xiàn)，提高故障及時解決的能力，也便于后期進行養(yǎng)護和管理，也使運行的維護成本得以降低。

3.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的硬件創(chuàng)新設(shè)計

為完成對電氣自動化控制系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計，需展開對硬件部分的創(chuàng)新設(shè)計。對于硬件部分。主要對輸入電路、輸出電路和抗干擾展開創(chuàng)新設(shè)計，從而保障煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的功能性發(fā)揮。

3.1輸入電路創(chuàng)新設(shè)計

輸入電路是煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中基礎(chǔ)部分。但是，受到煤礦生產(chǎn)環(huán)境的影響，可能會導致輸入電路出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，進而對控制系統(tǒng)造成不利影響。針對這類情況，則在原有輸入電路的基礎(chǔ)上，加設(shè)電源凈化元件，完成對不穩(wěn)定因素的控制。選取1：1隔離式變壓器，運用雙隔離技術(shù)，完成對脈沖干擾的遏制。另外，PLC輸入電源選擇24V直流電源，結(jié)合電容情況，調(diào)整負載，并在支路安裝保險絲，達到避免短路的目的。

3.2輸出電路創(chuàng)新設(shè)計

輸出電路，在原設(shè)計的基礎(chǔ)上展開輸出電路創(chuàng)新設(shè)計。由于輸出電路對指示標志、調(diào)速裝置的影響較大，為保障輸出電路的輸出效率，在原有輸出電路的基礎(chǔ)上，運用晶體管輸出，進而滿足指示標志和調(diào)速裝置等的高頻率動作。以水泵機房的控制為例，中型PLC的頻率為6次/min，屬于高頻率工作狀態(tài)，傳統(tǒng)的繼電器輸出可以完成對輸出的簡化。

3.3抗干擾設(shè)計創(chuàng)新

煤礦電氣設(shè)備的作業(yè)環(huán)境屬于復雜環(huán)境類型，這也使得電氣控制系統(tǒng)及其容易受到外界干擾。其中干擾以電磁脈沖干擾最為明顯，主要是造成控制系統(tǒng)失效的不良現(xiàn)象。對于電磁脈沖干擾，先對關(guān)鍵連接線展開處理，I/O的輸入與輸出端，需要在電源線和電路板連接線處，對磁珠、磁環(huán)、電光隔離器等進行設(shè)置，從而達到提升I/O。對于電網(wǎng)的瞬間斷電或電壓突然下降的情況，則選擇掉電保護的方式，促使CPU可以重新復位，達到提升線路穩(wěn)定性的目的。

4.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的軟件創(chuàng)新設(shè)計

軟件部分是電氣自動化控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，針對軟件部分的創(chuàng)新設(shè)計，主要從軟件的程序結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在完成對程序過程的創(chuàng)新。對于程序結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，主要通過對模塊化設(shè)計的方式，按照實際控制部分，展開不同模塊化的體現(xiàn)，并由控制中心對所有模塊進行體現(xiàn)，且每個模塊下均具有足夠的任務內(nèi)容。

5結(jié)束語

自動化控制技術(shù)和設(shè)備在大型煤礦企業(yè)中的推廣應用，使煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟效益都得到了有效提高，實現(xiàn)在質(zhì)量管理的目標。不過在實際應用中，因系統(tǒng)建設(shè)的目的和途徑具有多樣性，不同的系統(tǒng)設(shè)計方案在應用成效和應用成本方面都存在著差異，因此需要企業(yè)根據(jù)自身的實際情況進行合理、科學的選擇，同時通過有效的優(yōu)化設(shè)計和反復的實踐應用，使自動化控制系統(tǒng)在企業(yè)的生產(chǎn)中充分發(fā)揮作用。

參考文獻

[1]趙鯤.大型煤礦自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計與應用[J].工業(yè)設(shè)計，2016（4）：117-118.