煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究.

張磊

摘要：煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計工作，是一項專業(yè)性以及復(fù)雜性都相對較強的工作，與煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率的提升有密切的關(guān)系，會影響到煤礦企業(yè)生產(chǎn)獲得效益。

關(guān)鍵詞：煤礦;電氣自動化;控制系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計

1 單片機(jī)電氣自動化控制系統(tǒng)

作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會進(jìn)步的重要能源之一，煤炭在各個國家及行業(yè)領(lǐng)域都受到了極大的關(guān)注，科技蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，煤礦企業(yè)應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)煤礦開采效率的全面提升，也可以增強企業(yè)資金利用率，合理進(jìn)行資源的配置與優(yōu)化。單片機(jī)電氣自動化控制系統(tǒng)在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。在該系統(tǒng)的操作過程中，應(yīng)結(jié)合應(yīng)用環(huán)境的差異而選擇適合的單片機(jī)，進(jìn)而確保其可以發(fā)揮出良好的應(yīng)用效果，具體的選擇與應(yīng)用原則如下：

1.1 合理進(jìn)行單片機(jī)種類的篩選

通常煤礦開采過程較為復(fù)雜，且具有一定的特殊性，不同的作業(yè)環(huán)境所需求的單片機(jī)規(guī)格也有較大差異，因此在選擇單片機(jī)種類時，相應(yīng)人員要深入開采現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查與分析，結(jié)合具體的開采環(huán)境以及開采情況合理進(jìn)行單片機(jī)種類的選擇，并對具體的應(yīng)用流程進(jìn)行規(guī)范與明確，以確保煤礦生產(chǎn)效率得以全面提高。

1.2 提高單片機(jī)設(shè)備安裝的合理性

在煤炭開采煤礦開采過程中，單片機(jī)設(shè)備的安裝情況會對其具體的操作產(chǎn)生影響，系統(tǒng)信號變化情況是對單片機(jī)控制情況進(jìn)行合理調(diào)節(jié)的重要依據(jù)，在實際應(yīng)用過程中，單片機(jī)系統(tǒng)要對各類信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集與分析，還要對設(shè)備的電流及電壓信號情況進(jìn)行合理轉(zhuǎn)換。在電片機(jī)電氣自動化控制系統(tǒng)使用過程中，要加強防水與漏電防護(hù)工作，制定合理的水電泄漏防護(hù)與緊急應(yīng)對預(yù)案，進(jìn)而為單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障。單片機(jī)系統(tǒng)運行時會通過感應(yīng)電阻而檢測出設(shè)備運行過程中電流的變化情況，一旦電流異常增加，電阻值就會有所下降。如果電阻值小于限定數(shù)值，電器的保護(hù)作用就會被啟動，以此保障電氣設(shè)備的安全。此外，在煤礦開采時還要應(yīng)用到風(fēng)機(jī)設(shè)備，以便于將外界新鮮空氣輸送到井下密閉空間，為保證井下工作人員提供充足的氧氣。應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)井下空間的工作人員人數(shù)與空氣量的多少合理進(jìn)而風(fēng)量的調(diào)節(jié)，在確保井下通風(fēng)良好的情況下合理降低風(fēng)機(jī)的功率，進(jìn)而有效節(jié)約電能的損耗，以降低煤炭企業(yè)的開采成本。

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)硬件模塊優(yōu)化設(shè)計分析

3.1 控制系統(tǒng)中輸入電路的優(yōu)化

在實施輸入電路設(shè)計優(yōu)化過程中，必須要充分考慮到系統(tǒng)正常運行基礎(chǔ)上，與PLC供電電源之間的電壓取值標(biāo)準(zhǔn)范圍。按照煤礦企業(yè)的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，一般情況下，在煤礦企業(yè)的日常生產(chǎn)經(jīng)營管理期間，PLC的供電電壓實際取值范圍控制在85V-240V之間，相對來說其區(qū)間是比較寬裕的，電源幅度已經(jīng)達(dá)到了155V。但是從煤礦企業(yè)中電氣自動化管理控制系統(tǒng)具體運行情況上來看，必須要安裝相應(yīng)的可以支持電源凈化處理的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備。當(dāng)前形勢之下，我國的供電系統(tǒng)在運行期間存在著大量相對較多的不穩(wěn)定因素，生產(chǎn)管理的現(xiàn)場環(huán)境相對復(fù)雜，干擾因素較多，從而使自動化的管理控制系統(tǒng)時常處在惡劣環(huán)境中。目前，濾波器以及隔離變壓器電源凈化設(shè)備屬于比較常見的設(shè)備，應(yīng)用范圍也相對較廣。

3.2 程序過程設(shè)計的優(yōu)化

對于程序過程設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，主要就是在于I/O接口的配置。相關(guān)技術(shù)人員需要集中編制煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)向?qū)?yīng)的I/O信號，一定要遵守按需分配的原則，這樣的優(yōu)化方式對于煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的維護(hù)修理工作開展，有著積極的促進(jìn)作用。技術(shù)人員需要明確的是，在編號的過程中還需要考慮計數(shù)器和定時器，任何一個細(xì)小的環(huán)節(jié)都要考慮到。技術(shù)人員要盡可能的簡化PLC自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，縮減內(nèi)存空間占據(jù)，降低掃描花費的時間。

3.3 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)在硬件模塊上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計

3.3.1輸入電路優(yōu)化設(shè)計思路分析

對輸入電路設(shè)計優(yōu)化應(yīng)從以下幾個方面考慮：首先是煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的PLC端電壓取值范圍。就目前數(shù)據(jù)而言，采用交流電，電源幅度可拓展區(qū)間較寬。但煤礦企業(yè)復(fù)雜的生產(chǎn)管理環(huán)境使得煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)在運行時所處的環(huán)境異常復(fù)雜和惡劣，極易受到其他因素的干擾。另外，我國供電系統(tǒng)自身運行是不穩(wěn)定因素也促使我們對煤礦自動化控制系統(tǒng)加裝凈化電源設(shè)備以實現(xiàn)對輸入電路的優(yōu)化。

3.4 優(yōu)化抗干擾設(shè)計

煤礦開采過程中，電機(jī)自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性都是其優(yōu)化分析的重要內(nèi)容。因此，對系統(tǒng)的抗干擾性能進(jìn)行合理優(yōu)化勢在必行。在復(fù)雜的煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境下，電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用會受到多種不利因素的影響，系統(tǒng)必須具有較高的抗干擾性能才可以保障設(shè)備的運行安全。通常電氣自動化控制系統(tǒng)中的芯片會受到電子信號脈沖的干擾，難以發(fā)揮出其自身的功能價值，進(jìn)而會影響電氣自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此在設(shè)計過程中要從芯片入手對其進(jìn)行合理優(yōu)化，可在芯片表面上覆蓋一層保護(hù)層，選擇金屬材料作為保護(hù)層的制作材料，金屬保護(hù)層可消除脈沖信號，以免其影響芯片的正常工作。在實際應(yīng)用過程中，可在控制系統(tǒng)當(dāng)中植入金屬材質(zhì)的工作柜，并使之外殼與地面相連接，以此為煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保障，進(jìn)而有效提升電氣自動控制系統(tǒng)對各類干擾因素的抵御能力。

3.5 優(yōu)化設(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(jī)編程。

4 結(jié)束語

煤礦企業(yè)在煤炭開采過程中，引入電氣自動化控制技術(shù)可以有效增提升煤礦企業(yè)的開采效率，進(jìn)而保障煤礦生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性，在煤礦開采過程中，煤礦企業(yè)應(yīng)對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化以提高電氣自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與連續(xù)應(yīng)用，其中抗干擾能力、輸出與輸入電路都是需優(yōu)化的硬件模塊，同時還要對其軟件進(jìn)行更新與升級，以確保系統(tǒng)的功能可以與實際開采需求相匹配。

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