煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化

段立朋

摘 要：我國煤炭開采工程開展較早，并且已經(jīng)歷經(jīng)時代變遷，隨著煤礦的不斷開采，煤礦開采深度也在一次次被刷新。因此電氣自動化控制系統(tǒng)在煤礦深部開采中發(fā)揮著重要的作用，電氣自動化控制系統(tǒng)的使用可以減少人員進(jìn)入深井工作，保障了煤礦開采作業(yè)人員的安全。與此同時，電氣自動化控制系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用也提高了煤礦開采的工作效率和工作質(zhì)量，可謂是一舉兩得。而在煤礦開采運用電氣自動化控制系統(tǒng)仍存在著一些隱患，因此本文就煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化進(jìn)行一系列的分析與探究，并提出了幾項優(yōu)化策略供與參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;煤礦;優(yōu)化策略

引言：我國的三大能源包括煤、石油和天然氣，其中我國對煤的使用是世界各個國家中最早的。根據(jù)歷史資料顯示，在遼寧省新樂古文化遺址中就發(fā)現(xiàn)有煤制工藝品，河南鞏義市也發(fā)現(xiàn)西漢時期用煤餅煉鐵的痕跡，因此我國歷代人都有對煤炭開采和使用方法。那么現(xiàn)如今我國擁有億萬人口，對煤炭的需求量也逐漸增加，因而對于煤礦的開采也十分的重視。時代在進(jìn)步，科技在進(jìn)步，煤礦的開采技術(shù)隨著科技的發(fā)展也運用了一些智能的電氣自動化控制系統(tǒng)，并在煤礦開采中被廣泛應(yīng)用，這一方面節(jié)約了煤炭開采的成本，另一方面降低了人力資源，同時提高了煤礦開采的安全性。

1電氣自動化控制系統(tǒng)

電氣自動化控制系統(tǒng)實質(zhì)上就是利用電子自動化技術(shù)對一些電氣設(shè)備的監(jiān)控、系統(tǒng)故障的檢查以及對電氣系統(tǒng)的保護(hù)等形成自動化的管理。電氣自動化控制系統(tǒng)的運用可以提高電氣系統(tǒng)的運行效率和運行水平，保障電氣系統(tǒng)的安全性，實現(xiàn)電力行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。與此同時，電氣自動化控制系統(tǒng)多采用plc自動控制系統(tǒng)，這樣既保證了系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性又可以提高生產(chǎn)效率。目前，電氣自動化控制系統(tǒng)被應(yīng)用于各個行業(yè)，其中在煤礦開采中的應(yīng)用，為煤礦開采增加了安全性，提高了煤炭生產(chǎn)效益。

2煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

電氣自動化控制系統(tǒng)在煤礦開采過程中可以通過系統(tǒng)程序設(shè)計好的自動化模式，對煤礦開采過程進(jìn)行監(jiān)督、監(jiān)控及操作的控制這有利于加快煤炭開采步驟，完善并規(guī)范煤礦開采操作流程，以保證開采的深度符合煤礦開采的要求，保證其安全性，進(jìn)而為后續(xù)的礦井搭建奠定基礎(chǔ)。電氣自動化控制系統(tǒng)可以對井下作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)供電不良或供電分布不均就會發(fā)出報警信息，操作人員能夠第一時間根據(jù)系統(tǒng)提供的信息就可以判斷出故障的發(fā)生位置和故障將會影響哪一段的施工，進(jìn)而快速的制定解決方案來應(yīng)對即將發(fā)生的情況。當(dāng)然電氣自動化控制系統(tǒng)出了對井下工作具備監(jiān)督的作用，對井上工作也有著一定的監(jiān)控和操作控制功能，井上機器出現(xiàn)運行方面的故障也可以檢測出來并向操作人發(fā)送故障報警信息，這樣一方面使操作人員可以同時監(jiān)控并掌握井上和井下的施工操作情況，另一方面也減輕了操作人員的工作壓力和工作總量，提高了工作效率。

3煤炭電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化分析

3.1網(wǎng)絡(luò)技術(shù)遠(yuǎn)程控制煤礦開采運行

煤炭電氣自動化控制系統(tǒng)可以自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并傳輸給上級監(jiān)控控制部門，其中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、傳輸和下達(dá)控制命令中起著重要作用。在進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集時，自動化系統(tǒng)可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起一個相對網(wǎng)絡(luò)控制區(qū)域，然后通過對此區(qū)域的分點控制對數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分配收集控制，進(jìn)而使各個數(shù)據(jù)采集設(shè)備分批運行，保證其設(shè)備的供電和運行安全與連續(xù)性。當(dāng)數(shù)據(jù)采集完畢后煤炭電氣自動化控制系統(tǒng)就會將此數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給煤礦采集監(jiān)控中心，采集監(jiān)控中心的工作人員讀數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并提取出有效信息，最終實現(xiàn)對煤礦采集遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控的工作目標(biāo)。

3.2PLC系統(tǒng)

PLC是一種專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC系統(tǒng)在煤礦開采中的應(yīng)用會有一定的阻礙，如煤礦的開采長度不同所選用的PLC原件也不同，這樣是為了確保PLC芯片的正常運行。PLC系統(tǒng)對煤礦井下的照明系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)有著監(jiān)測和監(jiān)控的作用，如果煤礦開采相關(guān)部門只是一味的要求開采的深度和長度，而忽略了對PLC系統(tǒng)零部件的調(diào)整，那么可能會導(dǎo)致出現(xiàn)一些煤礦安全方面的問題，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而影響煤礦的開采進(jìn)度。

4煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化策略

4.1煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)軟件與硬件的優(yōu)化設(shè)計

4.1.1軟件的優(yōu)化設(shè)計

煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)軟件的優(yōu)化設(shè)計分為兩部分，一部分是對軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，另一部分是對軟件程序的優(yōu)化設(shè)計。軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是根據(jù)系統(tǒng)區(qū)域設(shè)計部分或煤礦現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的設(shè)計，在原基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)的擴寬與調(diào)整進(jìn)而達(dá)到良好的運行效果。例如：格局煤礦開采量將自動化系統(tǒng)中的軟件分化成許多的運行模式，并對每個模式制定標(biāo)準(zhǔn)，這樣來細(xì)化軟件各部分的功能，保證軟件結(jié)構(gòu)的合理性和完整性，進(jìn)而使軟件可以根據(jù)不同的煤礦開采量，隨時調(diào)整軟件的結(jié)構(gòu)，確保煤礦開采的工作進(jìn)度。軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中要考慮PLC技術(shù)的整體應(yīng)用，進(jìn)而為PLC系統(tǒng)設(shè)計出能夠控制此系統(tǒng)的功能性軟件。

4.1.2硬件的優(yōu)化設(shè)計

煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)硬件主要是對煤礦開采自動化系統(tǒng)進(jìn)行誤差的控制，其硬件的優(yōu)化設(shè)計包括防干擾的優(yōu)化設(shè)計、輸入電路的優(yōu)化設(shè)計以及輸出電路的優(yōu)化設(shè)計。防干擾優(yōu)化設(shè)計可以將硬件的線路布局進(jìn)行改善，劃分區(qū)域互擾區(qū)域，做線路隔離設(shè)計，防止電力之間的互相干擾問題的出現(xiàn)。輸入電路的優(yōu)化設(shè)計在煤礦開采作業(yè)時可以在線路中配備相對應(yīng)的輔助電壓原件，防止因施工量增加而引起的輸入電流的運行和短路現(xiàn)象的放生。輸出電路的優(yōu)化設(shè)計可以在電路中接入二極管一類的設(shè)備，并做好防干擾工作，防止出現(xiàn)因線路超核運載不均的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而穩(wěn)定輸出電路的正常運行模式。

4.2煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)備選型

4.2.1優(yōu)化PLC系統(tǒng)設(shè)備

隨著各大行業(yè)的發(fā)展，PLC系統(tǒng)設(shè)備也發(fā)生了變化。煤礦開采相關(guān)部門應(yīng)注重優(yōu)化PLC系統(tǒng)設(shè)備，在采購PLC系統(tǒng)設(shè)備時應(yīng)根據(jù)煤礦運行的實際情況選擇相對匹配且高性能的PLC系統(tǒng)設(shè)備，進(jìn)而提高電氣系統(tǒng)的自動化控制水平。這樣一方面可以降低系統(tǒng)不斷優(yōu)化帶來的經(jīng)濟(jì)成本，又可以提高運行效率。

4.2.2優(yōu)化程序編輯工具

優(yōu)化程序編輯工具可以為電氣自動化控制提供高效多樣化的編程流程，同時可以根據(jù)煤礦開采的實際施工狀態(tài)進(jìn)行個性化的編程設(shè)計，以適應(yīng)煤礦開采的工作進(jìn)程。而優(yōu)化程序編輯工具還可以將電氣自動化控制步驟簡單化，方便操作人的使用，簡化其編程途徑，強化其系統(tǒng)中編輯應(yīng)用的水平。

結(jié)語

綜上所述，隨著我國科技的不斷提高，電氣自動化控制系統(tǒng)的性能會逐步增強，性能方面的增強會提高煤礦開采的整體工作效率，降低煤炭開采成本，降低人力資源的使用，同時增加了更多的煤炭生產(chǎn)過程中的安全性。但是，現(xiàn)階段煤礦開采中運用電氣自動化控制系統(tǒng)仍存在著一些問題有待改善，煤礦開采相關(guān)管理部門應(yīng)到實際現(xiàn)場考察，根據(jù)實際的煤礦開采情況改善電氣自動化的控制系統(tǒng)，使改善后的自動化控制系統(tǒng)與現(xiàn)場煤礦開采情況相匹配，與此同時需要優(yōu)化煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)，研究并創(chuàng)新煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，進(jìn)而制定一個完善有效的煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)，提高煤礦開采的工作效率，提高其安全性。

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