井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化探討

劉德政

摘 要：礦山開采是我國經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分，面對(duì)不斷更新的技術(shù)設(shè)備，以及條件差異的地質(zhì)環(huán)境，想要利用電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)井下生產(chǎn)過程進(jìn)行可靠性控制，前期必須要解決系統(tǒng)存在的不足。以自動(dòng)化控制技術(shù)支持，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，將各類故障扼殺在萌芽狀態(tài)，為礦山生產(chǎn)的高效性與安全性提供保障。

關(guān)鍵詞：井下管理；電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)

井下作業(yè)環(huán)境特殊，對(duì)作業(yè)安全以及作業(yè)效率要求都十分嚴(yán)格。在高新技術(shù)的支持下，井下開采設(shè)備和技術(shù)工藝不斷更新，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)。并且在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的支持下，能夠?qū)υO(shè)備、人員和工藝流程進(jìn)行集中化管理，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)信息，通過動(dòng)態(tài)管理來避免各類問題的產(chǎn)生。為更大程度上發(fā)揮出自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能性，還需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，對(duì)目前存在的問題與不足進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，完全適合行業(yè)發(fā)展需求。

一、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能

1.設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管

以鎢礦為例，在進(jìn)行井下開采作業(yè)時(shí)，可利用的空間十分有限，且機(jī)械設(shè)備要長時(shí)間保持生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，將會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線造成影響，甚至?xí)z留下部分安全隱患?？梢哉f可靠性是礦產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的核心要素，以自動(dòng)化控制技術(shù)為支持，通過電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)做動(dòng)態(tài)監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)全面控制，避免礦山設(shè)備產(chǎn)生故障，為鎢礦正常開采作業(yè)提供可靠支持。并且，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)與通訊和運(yùn)程等技術(shù)相結(jié)合，及時(shí)將設(shè)備運(yùn)行信息傳輸送給礦山開采調(diào)度中心，便于做好全程進(jìn)度的控制規(guī)劃，在保證井下作業(yè)安全的同時(shí)，提高作業(yè)效率[1]。

2.井下作業(yè)安全管理

通過電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以對(duì)礦山生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行可靠連接，實(shí)現(xiàn)多功能的一體化，發(fā)揮自動(dòng)化控制技術(shù)具有的聯(lián)動(dòng)功能，不僅能夠隨時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)在遇到異常情況時(shí)能夠第一時(shí)間采取措施應(yīng)對(duì)解決，杜絕安全事故的發(fā)生，提高井下生產(chǎn)安全性。并且，通過電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行收集，在出現(xiàn)異常后可以自動(dòng)對(duì)故障進(jìn)行全面分析和檢測，確認(rèn)故障后及時(shí)將其他運(yùn)行系統(tǒng)關(guān)閉，同時(shí)將消防系統(tǒng)開啟，實(shí)現(xiàn)安全事故的可靠控制，以免危險(xiǎn)因素的不斷擴(kuò)大，最大程度上將事故影響控制到最小范圍內(nèi)[2]。

二、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化

1.系統(tǒng)設(shè)備選型優(yōu)化

1.1確定系統(tǒng)規(guī)模

對(duì)井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，首先必須要滿足實(shí)際情況，合理確定系統(tǒng)規(guī)模，然后來合理選擇設(shè)備型號(hào)。例如比較常用的西門子PLC系統(tǒng)，針對(duì)鎢礦井下水文狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)所收集信息的分析結(jié)果，對(duì)水泵房設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控，消除水文因素對(duì)井下作業(yè)帶來的影響。該子系統(tǒng)邏輯復(fù)雜且涉及到閉環(huán)控制，可選擇SIEMENS-S7-300等中型規(guī)模的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)用性更強(qiáng)[3]。

1.2確定I/O點(diǎn)類別

構(gòu)建井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，基于實(shí)際應(yīng)用需求和被控制對(duì)象通知難以程度，來選擇確定I/O點(diǎn)類別，并制作相應(yīng)使用清單。以及還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制量，對(duì)合適的軟硬件進(jìn)行提前預(yù)定，且要通過對(duì)擴(kuò)容需求的科學(xué)預(yù)測，來避免資源浪費(fèi)。另外，還應(yīng)與井下生產(chǎn)用電情況結(jié)合綜合分析，確定各電器設(shè)備輸出點(diǎn)頻率，確定所用輸出端類型合理。

1.3確定編程工具

常用編程工具如圖形編程器、手持編程器以及計(jì)算機(jī)軟件編程器等多種類型，且適用條件差異比較差。圖形編程器簡單直觀，多用于中型PLC編程；手持編程器則效率比較低以及適用范圍小，只能用于更加簡單的PLC編程；計(jì)算機(jī)軟件編程相比上述兩種類型，其在保證簡潔的同時(shí)，具有高效性，適用范圍更廣，但是軟件開發(fā)難度大且成本高，一般用于礦井大型PLC控制程序的構(gòu)建。

2.系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)架優(yōu)化

2.1硬件優(yōu)化

①輸入電路。根據(jù)PLC系統(tǒng)供電電源特點(diǎn)進(jìn)行輸入電路優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且井下作業(yè)惡劣，生產(chǎn)供電并不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)時(shí)要做到電路運(yùn)行的持久、穩(wěn)定以及高抗干擾性，可根據(jù)需求適當(dāng)增加電源凈化裝置，如濾波器與隔離變壓器等。②輸出電路?；诘V井生產(chǎn)需求，選擇晶體管對(duì)各類標(biāo)示以及調(diào)試設(shè)備進(jìn)行輸出，對(duì)設(shè)備高頻動(dòng)作具有更高適應(yīng)性，以及增加電路反應(yīng)效率。

2.2軟件優(yōu)化

軟件是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心部分，可選擇模塊化設(shè)計(jì)方式對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，便于后續(xù)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。即將系統(tǒng)劃分為多個(gè)子任務(wù)模塊，分別進(jìn)行單獨(dú)編寫與調(diào)試，最后將所有子模塊整合成一個(gè)完整的程序。另外，根據(jù)井下作業(yè)需求，對(duì)I/O節(jié)點(diǎn)進(jìn)行按需分配，盡量實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)的集中調(diào)控，降低后續(xù)維護(hù)工作的難度，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

三、結(jié)束語

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)功能性是否完善以及運(yùn)行是否可靠，對(duì)井下生產(chǎn)效率和安全性影響嚴(yán)重，還需要基于井下作業(yè)特點(diǎn)，從專業(yè)角度對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，爭取為持續(xù)可靠的生產(chǎn)提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李曉蘭.鉛鋅礦開采過程中的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].世界有色金屬，2018（01）：79+81.

[2] 曹江新.探究電氣自動(dòng)化控制對(duì)礦山設(shè)備的重要作用[J].新疆有色金屬，2017，40（05）：98-99.

[3] 王平.井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化分析[J].能源與節(jié)能，2017（04）：5-6.