煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)過(guò)程中不斷有新型的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)投入到日常生產(chǎn)中，這對(duì)于提升煤礦的管理和生產(chǎn)效率都有一定的促進(jìn)作用?；诖耍恼聦?duì)煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)；電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)；煤礦管理；煤炭開(kāi)采；單片機(jī) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TD614 文章編號(hào)：1009-2374（2015）23-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.007

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于煤炭的需求進(jìn)一步加大。由于電氣自動(dòng)化設(shè)備使用量的增加，煤炭開(kāi)采業(yè)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，生產(chǎn)的效率和生產(chǎn)產(chǎn)量也進(jìn)一步提升。另外，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)以及智能技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于設(shè)備控制的準(zhǔn)確性以及設(shè)備信息傳輸?shù)捻槙承远加辛溯^大的提升。因?yàn)槊禾可a(chǎn)的環(huán)境比較惡劣，設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)在運(yùn)行過(guò)程中也產(chǎn)生了很多問(wèn)題，影響煤炭開(kāi)采工作的正常開(kāi)展。基于此，對(duì)當(dāng)前的煤礦電氣自動(dòng)化進(jìn)行改革和創(chuàng)新，在新的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中加入PLC控制體系，以提升整個(gè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

1 單片機(jī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的日常生活中對(duì)于煤炭資源的需求進(jìn)一步增加，這也促進(jìn)了煤炭開(kāi)采力度的加大，但是由于煤炭開(kāi)采環(huán)境的惡劣，使得煤炭開(kāi)采的安全性和可靠性存在較大的問(wèn)題。然而在煤炭開(kāi)采過(guò)程中加入了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)節(jié)省了大量的經(jīng)濟(jì)支出，為煤炭開(kāi)采工作的順利進(jìn)行提供了一定的保障，將企業(yè)所能獲取的經(jīng)濟(jì)效能最大化。單片機(jī)是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心物質(zhì)，在不同的生產(chǎn)環(huán)境下，單片機(jī)的選擇原則和方式也會(huì)產(chǎn)生較大的差異。相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際工作過(guò)程中所使用的環(huán)境的差異，進(jìn)行全面仔細(xì)的分析，確保在特定的工作環(huán)境下，單片機(jī)能夠在煤炭生產(chǎn)設(shè)備中正常使用。另外，對(duì)于單片機(jī)應(yīng)當(dāng)做好相關(guān)的防水浸和防漏電工作?，F(xiàn)如今，我國(guó)的大多數(shù)煤炭生產(chǎn)中基本都使用了PLC單片機(jī)，而且在生產(chǎn)中不但做好了防水保護(hù)工作，而且對(duì)于突然出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象也有了較好的應(yīng)對(duì)措施。PLC的優(yōu)點(diǎn)還在于工作的效率比較高，能耗低，抗干擾性能較好，因此在煤炭采集中得到了廣泛使用。單片機(jī)在實(shí)際的使用過(guò)程中能夠很好地保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備，將檢測(cè)到的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)其他設(shè)備的放大作用，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為可使用的電壓信號(hào)，再送至電腦的CPU中借助計(jì)算機(jī)將所檢測(cè)的信息顯示出來(lái)。

2 煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中硬件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 輸入電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

因?yàn)殡姎庠O(shè)備使用的環(huán)境較為惡劣，所以在煤礦中的電氣化自動(dòng)化控制系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的供電線路中應(yīng)當(dāng)安裝能夠凈化電源的設(shè)備。在當(dāng)前的技術(shù)條件之下，能夠使用的電源凈化設(shè)備主要有兩種，即濾波器和隔離變壓器，其中圖1所示的工作原理就是濾波器，這兩種電源凈化設(shè)備在實(shí)際的使用過(guò)程中必須保證電源的輸入電壓恒定在24V，而且一直都是直流電，而在進(jìn)行自身負(fù)載調(diào)整的時(shí)候，電源的容量是必須考慮的重要因素之一；其次，需要對(duì)周邊電路配置結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，避免在電源凈化設(shè)備運(yùn)行期間出現(xiàn)短路等方面的問(wèn)題；最后，對(duì)于電源的保險(xiǎn)絲應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行更換，以防止由于操作不當(dāng)或者電源短路，甚至是PLC芯片出現(xiàn)損壞而產(chǎn)生問(wèn)題，進(jìn)一步提升電源支路的安全性能，減少因系統(tǒng)短路以及操作失誤對(duì)運(yùn)行帶來(lái)的影響。

2.2 輸出電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

我們?cè)谶M(jìn)行輸出電路的設(shè)計(jì)創(chuàng)新時(shí)必須考慮到煤炭實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中的基本需求，針對(duì)不同的指示標(biāo)志和調(diào)速裝置，采用晶體管進(jìn)行輸出調(diào)節(jié)，提升相應(yīng)的速度。對(duì)于煤礦系統(tǒng)中的水泵機(jī)房來(lái)說(shuō)，在電氣化自動(dòng)控制系統(tǒng)之中，PLC的輸出頻率為6次/min，輸出時(shí)可以使用繼電器輸出，這樣可以增強(qiáng)抗干擾能力和負(fù)載能力。在PLC輸出的過(guò)程中，為了避免浪涌電流造成的PLC的損壞情況的發(fā)生，可以在電路盤(pán)上接上二極管，易吸收浪涌電流，從而保護(hù)PLC芯片的正常工作。

2.3 抗干擾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的干擾性對(duì)于煤礦電氣化自動(dòng)控制系統(tǒng)所造成的影響是不可忽略的，而相對(duì)于其他的電氣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，礦井的電氣系統(tǒng)由于工作環(huán)境比較差，線路比較復(fù)雜，因此，對(duì)于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求就會(huì)更高。在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中加入防干擾的解決方法，從而預(yù)防磁脈沖對(duì)干擾點(diǎn)系統(tǒng)芯片造成干擾，造成系統(tǒng)的失靈。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)行防干擾問(wèn)題的解決時(shí)應(yīng)當(dāng)做到以下三點(diǎn)：（1）布線的優(yōu)化，弱電信號(hào)和強(qiáng)電信號(hào)應(yīng)當(dāng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，形成各自的走線系統(tǒng)，而屏蔽電纜模擬信號(hào)的措施就是采用雙絞線，這樣可以有效地防止信號(hào)之間的互相干擾；（2）使用金屬外殼來(lái)屏蔽模擬信號(hào)的干擾，在金屬材質(zhì)的工作柜中放置PLC控制系統(tǒng)，然后將外殼接地，如此一來(lái)，可以有效地避免空間輻射，電磁脈沖以及靜電干擾對(duì)系統(tǒng)的影響；（3）借助隔離變壓器實(shí)現(xiàn)1∶1的超隔離變壓，將中性點(diǎn)通過(guò)電容實(shí)現(xiàn)接地，從而避免其他物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。

3 煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的軟件模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在煤礦電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中主要涉及到以下兩方面的內(nèi)容：（1）對(duì)基本的控制程序的設(shè)計(jì)和現(xiàn)有模塊的優(yōu)化，在實(shí)際的煤礦開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置不同的開(kāi)采程序，對(duì)于當(dāng)前所存在的模塊進(jìn)行不斷的優(yōu)化，對(duì)于其中所存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，尋找一種更合適的方式來(lái)解決這一問(wèn)題。對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行編程和調(diào)試，然后將所有的模塊組合成為一個(gè)完整的程序。模塊化程序創(chuàng)新設(shè)計(jì)提高了電氣自動(dòng)化控制水平，使其更符合實(shí)際的生產(chǎn)狀況；（2）對(duì)程序設(shè)計(jì)過(guò)程的創(chuàng)新，根據(jù)當(dāng)前的煤礦電氣自動(dòng)化控制的基本需求，按照實(shí)際需求進(jìn)行I/O的分配，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的I/O信號(hào)進(jìn)行集中編號(hào)，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)效率。對(duì)于系統(tǒng)中的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器以及繼電器等進(jìn)行統(tǒng)一的編號(hào)處理，以提升系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，當(dāng)所有的I/O地址分配完成之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際分配情況和內(nèi)部繼電器的標(biāo)志位置加以記錄，以方便后期維護(hù)過(guò)程中的查閱。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，煤礦電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用頻率越來(lái)越高，這也極大地促進(jìn)了煤炭的安全生產(chǎn)效率和管理能力。但是，在實(shí)際的工作過(guò)程中所使用的工作策略不同，就會(huì)造成成本與效率的差異性，基于此，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)以減少整個(gè)系統(tǒng)的成本支出和運(yùn)行效率的提升為基本出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的分析和研究，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王慧棟（1986-），男，山西陽(yáng)泉人，陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司奧倫膠帶分公司技術(shù)員，研究方向：電氣維修、電氣軟件調(diào)試。

（責(zé)任編輯：周 瓊）