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    煤礦自動化電氣系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計

    2015-10-20 14:51:54白聞博
    中國科技縱橫 2015年19期
    關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計控制系統(tǒng)電氣自動化

    【摘 要】隨著社會經(jīng)濟不斷增長,人們在生產(chǎn)生活中消耗的能源也越來越多,對煤炭資源的依賴程度就越來越高,使得煤礦開采力度逐漸增大,加上工作環(huán)境較為惡劣,給煤礦安全生產(chǎn)帶來了一定的難度。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境惡劣,在設(shè)備控制和監(jiān)測方面存在諸多問題,影響了煤礦電氣系統(tǒng)的正常運行。因此企業(yè)應(yīng)該對煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn),將PLC 電氣自動化應(yīng)用于控制系統(tǒng)中,從而提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

    有【【【關(guān)鍵詞】煤礦 電氣自動化 控制系統(tǒng) 創(chuàng)新設(shè)計

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

    在煤礦生產(chǎn)中引入電氣自動化控制系統(tǒng),不僅能確保煤礦開采工作順利進(jìn)行,還可以節(jié)省經(jīng)濟支出,實現(xiàn)煤礦企業(yè)最大化經(jīng)濟效益。電氣自動化控制系統(tǒng)的核心是單片機,不同生產(chǎn)環(huán)境下,單片機的選擇原則和方式都應(yīng)該有所不同。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)煤礦開采和生產(chǎn)的實際環(huán)境,對其進(jìn)行全面、深入的勘察與分析,這是確保單片機在煤礦生產(chǎn)設(shè)備中正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其次應(yīng)該做好單片機使用過程中防水、防漏電工作。目前在我國大多數(shù)煤礦生產(chǎn)中,往往采用 PLC 單片機,不僅做到很好的防水保護,還可以在出現(xiàn)漏電現(xiàn)象時,自動采取很好的應(yīng)對措施,確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。同時PLC 單片機還具有工作效率高、耗能少、抗干擾強等優(yōu)點,所以在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機在煤礦生產(chǎn)中主要是對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行實時保護,通過檢測電信號,將其轉(zhuǎn)換為電壓信號,并經(jīng)過內(nèi)部系統(tǒng)對所檢測出的信號進(jìn)行一定程度的放大,以此轉(zhuǎn)換為可供使用的電壓信號,然后傳送至CPU,通過計算機將信息顯示出來。

    2 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新與優(yōu)化

    2.1 創(chuàng)新設(shè)備選型

    目前市場上有較多品牌的 PLC 產(chǎn)品,其品牌不同所使用到的方案也存在明顯的差別,對應(yīng)煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的工作性能也不盡相同。詳細(xì)分析如下:

    (1)分析系統(tǒng)規(guī)模。在 PLC 設(shè)備選型前,需要對自身系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行深入分析,盡可能縮小設(shè)備選擇的范圍。若僅僅要求 PLC 設(shè)備實現(xiàn)對瓦斯?jié)舛鹊臋z測,可以選擇一般微型設(shè)備。如果要求水泵機房可以根據(jù)變化的水位進(jìn)行工作方式和狀態(tài)的更改,這就給 PLC 設(shè)備在邏輯和閉環(huán)上控制提出了更高的要求,因此必須選擇中等的 PLC設(shè)備。若想對礦井中生產(chǎn)人員進(jìn)行實時監(jiān)測。首先要對井下通信和控制進(jìn)行監(jiān)測,中等和微型設(shè)備是不能滿足其監(jiān)控要求的,只能選擇大型的 PLC 設(shè)備。

    (2)I/O 點類型的確定。在電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中,應(yīng)該根據(jù)預(yù)期監(jiān)控對象的系統(tǒng)規(guī)模確定 I/O 點的數(shù)量,并將其進(jìn)行類別上的劃分,制定出相應(yīng)的統(tǒng)計清單,以確保軟硬件資源余量的充足,最大程度避免資源浪費的現(xiàn)象。對礦井自身供電情況進(jìn)行分析,以確定輸出端輸出方式和頻率,往往其輸出方式是采用晶體管和繼電器進(jìn)行輸出的。

    (3)選擇編程工具。在選擇編程工具時,應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模確定適合自身的編程工具,確保系統(tǒng)編程能快速高效的完成。針對小規(guī)模 PLC 設(shè)備編程,往往選擇梯形編程方式,該方式較為簡潔,在中型 PLC 編程中非常實用。對大型 PLC 設(shè)備編程而言,一般使用計算機和 PLC 軟件包進(jìn)行編程,但是該方式不僅會消耗大量的資金,現(xiàn)場調(diào)試也十分不便,一般只針對大型煤礦自動化控制系統(tǒng)編程。

    2.2 創(chuàng)新硬件設(shè)計

    (1)輸入電路的創(chuàng)新。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣,加上我國供電存在一定的不穩(wěn)定性,為確保系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性,需要在輸入電路部分加裝電源凈化元件,采用 1:1 隔離變壓器可以較好的通過雙隔離技術(shù),將變壓器初級線圈和次級線圈屏蔽層通過初級電氣中性點接大地,減小脈沖干擾作用。對 PLC 輸入電源控制在 24V 直流電源,根據(jù)容量對負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié),完善周邊電路的防短路操作。如果由于短路或者負(fù)載,都會造成 PLC 芯片受損,造成系統(tǒng)無法正常運行。因此必須對輸入電路進(jìn)行創(chuàng)新,確保系統(tǒng)安全運行。

    (2)輸出電路的創(chuàng)新。系統(tǒng)輸出電路設(shè)計創(chuàng)新,需要根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際需求,對各種指示標(biāo)志、調(diào)速裝置等采用晶體管進(jìn)行輸出,促進(jìn)其響應(yīng)速度的提升。在煤礦水泵機房的電氣自動化控制系統(tǒng)中,PLC 輸出頻率為 6 次/min,可以采用繼電器輸出,其抗干擾能力與帶負(fù)載能力相對較強。如果 PLC 輸出帶電磁線圈或者其他感性負(fù)載,為避免產(chǎn)生浪涌電流對 PLC 芯片造成損壞,可以在電路盤上接續(xù)二極管,使其充分吸收浪涌電流,保證 PLC 芯片。

    2.3 創(chuàng)新軟件設(shè)計

    (1)軟件結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括基本程序設(shè)計和模塊化設(shè)計。在煤礦生產(chǎn)中,應(yīng)該根據(jù)煤礦開采的不同程序,對程序進(jìn)行適時調(diào)整,采用模塊化設(shè)計對后續(xù)功能拓展有較好的作用。將煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的目標(biāo)分為多個子任務(wù)模塊,分別對其進(jìn)行編寫和調(diào)試,最終將其組合成為一個完整的程序。模塊化程序創(chuàng)新設(shè)計,提高了電氣自動化控制水平,使其更符合實際的生產(chǎn)狀況。

    (2)程序設(shè)計過程的創(chuàng)新。若想實現(xiàn)程序優(yōu)化設(shè)計,應(yīng)該根據(jù)煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的實際需求,按需分配I/O,將整個系統(tǒng)的 I/O 信號進(jìn)行集中編制,以提升系統(tǒng)的維護效率。程序中定時器、計數(shù)器、繼電器需要統(tǒng)一編號,切不可重復(fù)同一個編號,進(jìn)而促進(jìn)系統(tǒng)運行可靠性的提升。在地址分配完成后,應(yīng)該詳細(xì)列出 I/O 分配情況和內(nèi)部繼電器標(biāo)志位分配表。

    3 結(jié)語

    在國民經(jīng)濟不斷發(fā)展下,我國現(xiàn)代煤礦技術(shù)加快了發(fā)展腳步,在生產(chǎn)過程中使用電氣自動化控制技術(shù),大大提升了煤礦生產(chǎn)效率,確保了生產(chǎn)安全。本文主要基于 PLC電氣自動化控制,對目前電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析,并對系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化,這對提升系統(tǒng)的工作效率、實現(xiàn)安全生產(chǎn)、促進(jìn)煤礦企業(yè)健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。在創(chuàng)新過程中,應(yīng)該根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際需求,結(jié)合整個電路自身特點和工作環(huán)境,確保系統(tǒng)各方面指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求,實現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的煤礦電氣自動化控制。

    參考文獻(xiàn):

    [1]王玉英,王文魁.單片機在煤礦電氣自動化控制技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].電腦知識與技術(shù),2011,32:8055-8057.

    [2]劉久平.如何創(chuàng)新電氣自動化控制系統(tǒng)[J].硅谷,2012,03:194+143.

    [3]蔡俊毅.淺析電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展[J].科技致富向?qū)В?014,12:128.

    作者簡介:白聞博(1985—),男,吉林人,本科,助理電氣工程師,研究方向:電氣自動化。

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