礦山電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化探究

摘 要：電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)礦山企業(yè)安全、穩(wěn)定、高效的日常生產(chǎn)運(yùn)行有著極其重要的作用，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)始終處于運(yùn)行最佳狀態(tài)，這是礦山生產(chǎn)效率與安全的有力保證。本文就電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的有效控制方式，探討采用智能化的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的措施，致力于打造“智慧礦山”，為推動(dòng)企業(yè)科技進(jìn)步而努力。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化;控制系統(tǒng);智能技術(shù);優(yōu)化;安全

0 引言

在采礦安全生產(chǎn)過(guò)程中，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是生產(chǎn)中每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要應(yīng)用的，為使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)到良好的控制要求，就應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化。利用人工智能技術(shù)優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以提升自動(dòng)化控制的水平，減少企業(yè)生產(chǎn)成本，人工智能在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，并與電氣自動(dòng)化技術(shù)有效的融合，是科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的體現(xiàn)，這也是電氣自動(dòng)化技術(shù)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

1 礦井電氣自動(dòng)化控制的主要應(yīng)用領(lǐng)域

礦井上下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)比較關(guān)鍵的應(yīng)用，主要是在供配電系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)、綜采系統(tǒng)、機(jī)運(yùn)系統(tǒng)及排水系統(tǒng)等重點(diǎn)領(lǐng)域的系統(tǒng)控制，對(duì)各個(gè)系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行效率化控制優(yōu)化，及規(guī)范化處理，達(dá)到運(yùn)行的高效與可靠，確保整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)。電氣自動(dòng)化設(shè)備的復(fù)雜性與系統(tǒng)性兼?zhèn)?，設(shè)計(jì)與使用設(shè)備的相關(guān)工作人員，都必須具備極其完備的理論知識(shí)基礎(chǔ)，特別是在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，對(duì)技術(shù)人員的要求更為嚴(yán)苛。

2 智能化在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

電氣設(shè)備數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理都可以通過(guò)智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)，智能化控制核心是運(yùn)用計(jì)算機(jī)理論編制相關(guān)的程序，應(yīng)用于電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化智能控制，這一功能對(duì)各種數(shù)據(jù)采集并及時(shí)處理、保存，可以大幅度的提升電氣自動(dòng)化實(shí)際控制效率。由智能控制的操作控制，除了設(shè)備自行判斷進(jìn)行控制，人工操作可使用鼠標(biāo)、鍵盤來(lái)完成控制，將所有需要人工實(shí)際勞動(dòng)操作的過(guò)程全部用智能化設(shè)備來(lái)替代，很大程度的減輕了實(shí)際操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且極大提高控制效率，符合當(dāng)前礦山發(fā)展的實(shí)際需求。既提高生產(chǎn)效率，又能降低成本，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)科學(xué)安全采礦。

3 電氣自動(dòng)化優(yōu)化涉及的范圍

為提升礦山產(chǎn)業(yè)4.0，達(dá)到企業(yè)信息化、過(guò)程自動(dòng)化、電氣自動(dòng)化、裝備智能化的協(xié)同發(fā)展，從礦山選礦、采礦、輸送等礦業(yè)全流程，系統(tǒng)控制所涉及的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟硬件產(chǎn)品、系統(tǒng)集成、工程技術(shù)、安防監(jiān)控、在線監(jiān)測(cè)等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)選取整體解決方案，通過(guò)優(yōu)化使礦山生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成、軟硬件先進(jìn)、信息、視頻安防監(jiān)控、安裝調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的全流程自動(dòng)化。智能化升級(jí)就是利用核心軟件平臺(tái)，與自動(dòng)化系統(tǒng)相融合，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)智能信息技術(shù)應(yīng)用升級(jí)以后，使自動(dòng)化系統(tǒng)具有媲美人類的思考、反應(yīng)和行動(dòng)能力，全面實(shí)現(xiàn)信息的集成和響應(yīng)能力，主動(dòng)感知、分析、并且迅速做出正確的處理，把人為干擾因素降至最低程度。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠有效監(jiān)測(cè)采礦生產(chǎn)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化，包括設(shè)備優(yōu)化和軟件、硬件的優(yōu)化。

3.1 礦山設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化

在礦山資源開(kāi)采工作中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)各方面都產(chǎn)生很深的影響作用，保障礦山設(shè)備穩(wěn)定的運(yùn)行和有序開(kāi)采礦山資源，就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備程序系統(tǒng)的研究力度，研發(fā)一些對(duì)于礦山設(shè)備運(yùn)行與資源開(kāi)采非常有利的自動(dòng)控制程序，推動(dòng)開(kāi)采工作效率及電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)更好進(jìn)展。在實(shí)際使用過(guò)程中，礦山設(shè)備絕大多數(shù)功能都由電氣自動(dòng)化控制完成，隨著科技水平的進(jìn)步，也提升了礦山設(shè)備電氣自動(dòng)化控制水平，設(shè)備的運(yùn)行效率也得到有效提高，為使礦山設(shè)備體系高效運(yùn)用，就應(yīng)全面加強(qiáng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在礦區(qū)設(shè)備中的應(yīng)用，增強(qiáng)機(jī)械控制與自動(dòng)化之間的相互關(guān)聯(lián)，充分發(fā)揮出電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的用途，以程序帶動(dòng)機(jī)械做功，減少資源損耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。另外，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山設(shè)備的監(jiān)控，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的故障發(fā)出警報(bào)，或者程序自動(dòng)修復(fù)故障問(wèn)題，有效提高設(shè)備的安全運(yùn)行。而智能化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具備更高層次的性能優(yōu)勢(shì)，是礦山設(shè)備電氣自動(dòng)化研究的重點(diǎn)方向。

3.2 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件的優(yōu)化

在煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體框架中，軟件結(jié)構(gòu)是其中主要構(gòu)成模塊，首先軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要符合生產(chǎn)中各項(xiàng)要求，為此，要根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境進(jìn)行模塊的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，將系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)劃分成幾個(gè)功能模塊，對(duì)不同模塊實(shí)際結(jié)合制定目標(biāo)，拓展軟件功能結(jié)構(gòu)，保證軟件結(jié)構(gòu)完整不能出現(xiàn)紕漏，再基于操作系統(tǒng)的幾種技術(shù)方法對(duì)軟件結(jié)構(gòu)不斷做出調(diào)整，來(lái)滿足生產(chǎn)中各種要求。軟件程序可以采用DCS控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦山全部網(wǎng)絡(luò)集中控制，在軟件程序優(yōu)化上，要結(jié)合設(shè)備的更新?lián)Q代將新增設(shè)備及工藝指標(biāo)引入系統(tǒng)，引用PLC技術(shù)與之相結(jié)合來(lái)提高軟件優(yōu)化過(guò)程。由于I/O優(yōu)化程度直接決定軟件程序運(yùn)行效率，為滿足生產(chǎn)工藝要求，可重新編制I/O，避免程序中出現(xiàn)重復(fù)序列，確保控制系統(tǒng)安全。

3.3 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件的優(yōu)化

由于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的硬件會(huì)直接影響到電氣控制過(guò)程的穩(wěn)定，因此硬件保持良好的使用狀態(tài)是非常重要的。對(duì)于硬件的優(yōu)化，主要體現(xiàn)在抗干擾設(shè)計(jì)、輸入電路與輸出電路方面的優(yōu)化。硬件抗干擾設(shè)計(jì)是基于外部環(huán)境影響所設(shè)置的抗干擾裝置，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件抗干擾通常包括硬件的連接和抗干擾電路，為了提高硬件電路的效率，采取的主要措施是添加屏蔽電纜，消除電氣硬件電路之間的干擾。另外，其采用變壓器隔離進(jìn)行隔離設(shè)置，設(shè)計(jì)以減少干擾，采用中性點(diǎn)接地以保證變壓器運(yùn)行環(huán)境，并且設(shè)計(jì)電磁屏蔽來(lái)解決電磁干擾問(wèn)題。考慮到礦井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特殊性，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制電路輸入方式，以此降低能耗。采礦運(yùn)行能耗高，應(yīng)提高供電線路的供電水平。許多企業(yè)在線路上增加凈化元件，減少脈沖干擾，提高供電質(zhì)量。在正常情況下，礦山的輸入電源可以達(dá)到容量負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)值。在此過(guò)程中，應(yīng)注意防止電路因短路而損壞。輸出電路的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。在運(yùn)行過(guò)程中，如果沒(méi)有對(duì)輸出電路進(jìn)行有效的控制，容易產(chǎn)生不平衡負(fù)載，影響功率輸出效率，甚至給設(shè)備造成多種損壞。因此，在設(shè)計(jì)輸出電路的過(guò)程中通常要連接二極管。雖然輸出電路運(yùn)行效率高，但極易出現(xiàn)電荷負(fù)載或電磁干擾，輸出電路中應(yīng)安裝一定數(shù)量的二極管，以確保生產(chǎn)安全。

4 結(jié)語(yǔ)

電氣自動(dòng)化過(guò)程在實(shí)際操作中對(duì)操作步驟有嚴(yán)格的要求，非常復(fù)雜。如果出現(xiàn)任何問(wèn)題，它可能會(huì)給機(jī)器和設(shè)備帶來(lái)很大的危害。當(dāng)前對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)前提下，盡量簡(jiǎn)化操作程序。伴隨人工智能在電氣工程自動(dòng)化中廣泛應(yīng)用，很多問(wèn)題可以在某種程度上得以解決。對(duì)部分日常數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和有效分析后，可以采取相應(yīng)的措施，確保機(jī)器故障后及時(shí)正常運(yùn)行。此外，對(duì)于人工智能的應(yīng)用在電氣工程自動(dòng)化也可以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，加強(qiáng)過(guò)程控制的簡(jiǎn)化和測(cè)序，電氣設(shè)備的相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行檢查和維護(hù)方便，既節(jié)省了時(shí)間，又能很好的控制電氣自動(dòng)化的操作成本。智能化在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用，在一定意義上其可以促進(jìn)調(diào)整行業(yè)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展提供新的活力。因此，在未來(lái)電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展中，我們應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)智能化技術(shù)深入研究，使電氣自動(dòng)化的發(fā)展更進(jìn)一步，為社會(huì)生產(chǎn)帶來(lái)更大的價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：

郭俊偉，機(jī)電助理工程師，主要從事煤礦機(jī)電安全生產(chǎn)管理工作。