煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

肖紅葉

【摘??要】進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平迅速提高，各種先進(jìn)科技手段以及信息技術(shù)手段的應(yīng)用也大大提高了我國的自動化水平，其中煤礦企業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，其自動化程度直接關(guān)系到中國能源結(jié)構(gòu)變化以及相關(guān)行業(yè)的健康發(fā)展。電氣自動化控制系統(tǒng)是煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵，其在提高企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率上發(fā)揮出巨大的作用，為了能夠進(jìn)一步提高煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果，必須要加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用，不斷對煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而使電氣自動化控制技術(shù)朝向更加智能化、更加經(jīng)濟(jì)化、更加環(huán)保的方向發(fā)展?；诖?，本文就煤礦電氣自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】煤礦;電氣自動化控制;系統(tǒng)優(yōu)化

引言

現(xiàn)階段各行業(yè)的自動化水平都在逐漸提高，煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中應(yīng)用的電氣自動化控制系統(tǒng)貫穿其生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)，因此在其優(yōu)化過程中必須要從實(shí)際出發(fā)，在保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和有效性的前提下完善系統(tǒng)功能、優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，并最大程度地降低系統(tǒng)構(gòu)建成本，從而為當(dāng)前煤礦企業(yè)的健康發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展提供保障。

一、電氣自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

煤礦企業(yè)在應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)的過程中主要是實(shí)現(xiàn)了對采煤工藝流程以及供電系統(tǒng)等進(jìn)行集中化的控制和管理，并且能夠?qū)⑵涔ぷ髦挟a(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的匯總和整理，以便為后續(xù)的工作提供依據(jù)。同時，電自動化控制系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)督功能，通過對采煤作業(yè)的整個過程中進(jìn)行監(jiān)督，并及時發(fā)現(xiàn)工作中存在的安全隱患和問題，極大的保障了作業(yè)安全，但是當(dāng)前部分煤炭企業(yè)應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)的額水平不一，方式不同，作業(yè)環(huán)境也是有著較大差異，因此也會造成電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用出現(xiàn)問題，一是電氣自動化控制系統(tǒng)的工作環(huán)境復(fù)雜，系統(tǒng)維護(hù)不恰當(dāng)，主要是因為在煤礦企業(yè)的采煤作業(yè)中，整個系統(tǒng)可能會受到嚴(yán)重的振動，或者是操作人員操作不當(dāng)?shù)膯栴}影響，導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用過程中精度不夠;二是電氣自動化控制系統(tǒng)中的零部件的質(zhì)量不高，導(dǎo)致電氣自動化控制在長時間的運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)設(shè)備損壞的問題，影響了整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行;三是電氣自動化控制系統(tǒng)的成本仍然較高，主要是其在使用過程中會涉及到多個設(shè)備，而且每一個自動化控制系統(tǒng)都需要眾多專家根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計，設(shè)備費(fèi)用以及人工費(fèi)用都比較高。通過對上問題的分析，我國的煤炭企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)展就必須要實(shí)現(xiàn)對電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，從而保障自身企業(yè)的良好發(fā)展。

二、煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

就現(xiàn)階段而言，基于PLC的嵌入式自動化控制系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)煤礦較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)煤礦電氣自動化控制最為簡便有效的途徑，因此以下就以煤礦電氣自動化控制應(yīng)用最為普遍的PLC控制系統(tǒng)為例，從設(shè)備選型優(yōu)化和系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化兩個方面分析電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。

（一）設(shè)備選型優(yōu)化

電氣自動化控制系統(tǒng)的市場需求較大，因此市場上可供選擇的PLC系列產(chǎn)品種類很多，各種國內(nèi)外的品牌也受到各大企業(yè)的歡迎，比如研華、合力、SIEMEN、MITSUBISHI等。在設(shè)備選型優(yōu)化的過程中，運(yùn)行穩(wěn)定性、功能多樣性等方面是獸藥考慮的問題，因此企業(yè)在進(jìn)行設(shè)備選型的過程中需要在充分了解煤礦的生產(chǎn)規(guī)模以及需進(jìn)行自動化控制的系統(tǒng)規(guī)模得多基礎(chǔ)上再確定系統(tǒng)構(gòu)建規(guī)模煤礦電氣自動化系統(tǒng)構(gòu)建，而且對于自動化控制系統(tǒng)中的不同模塊，應(yīng)選用不同的PLC產(chǎn)品。再者，還需要根據(jù)煤礦使用電氣自動化系統(tǒng)的需要以及被控制對象的復(fù)雜程度，確定所控制設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)所需要的I/O點(diǎn)數(shù)量及其類型，保障系統(tǒng)軟件和硬件資源均具有一定的富余系數(shù)，以滿足特殊情況下系統(tǒng)運(yùn)行的需要;最后，需要結(jié)合實(shí)際情況選擇適宜的編程工具，以便保障電氣控制系統(tǒng)的編程效率，一般有手持式編程器、圖形編程器和計算機(jī)+PLC軟件編程器，具體選擇還需要按照不同煤礦生產(chǎn)企業(yè)的不同需要。

（二）系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化

1、硬件優(yōu)化設(shè)計

硬件優(yōu)化設(shè)計是提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性的重要舉措，其主要從以下幾個方面進(jìn)行。

（1）系統(tǒng)輸入電路優(yōu)化

常用的PLC供電電壓一般為交流85V～240V，其在使用中具有較好的寬幅適用性，但是容易出現(xiàn)斷電或電壓不穩(wěn)定的情況，因此在其優(yōu)化設(shè)計中可以在系統(tǒng)輸入電路位置加裝電源凈化元件，保證PLC元件始終在允許電壓范圍內(nèi)工作。

（2）系統(tǒng)輸出電路優(yōu)化

結(jié)合礦井實(shí)際情況及應(yīng)用需求進(jìn)行系統(tǒng)輸出電路優(yōu)化，比如可以采用晶體管輸出，以便提高設(shè)備的速度且滿足高頻工作的需要。

（3）抗干擾優(yōu)化

抗干擾優(yōu)化過程中需要要根據(jù)外部條件影響來設(shè)置，以便最大程度上保障系統(tǒng)內(nèi)部芯片等元件不受外界電磁環(huán)境的影響，從而提高整個系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，主要采取以下措施，一是選擇隔離變壓器抗干擾的方式，選用與副邊繞組間電容耦合產(chǎn)生的頻率相同的超隔離變壓器能夠有效消除干擾;二是在系統(tǒng)外部安裝帶有金屬外殼的工作柜并進(jìn)行接地處理;三是優(yōu)化系統(tǒng)線路布設(shè)，布設(shè)不舍強(qiáng)電動力和弱電信號線路，避免相互間產(chǎn)生電磁干擾。

2、軟件優(yōu)化設(shè)計

軟件是自動化控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分，其優(yōu)化對提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率起著關(guān)鍵性的作用，目前，其優(yōu)化的主要內(nèi)容就是結(jié)合系統(tǒng)控制基本流程將軟件設(shè)計轉(zhuǎn)化為梯形圖，將復(fù)雜的系統(tǒng)軟件梳理成簡單的結(jié)構(gòu)圖形。

（1）軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化

軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須優(yōu)先滿足煤礦生產(chǎn)過程的要求，因此在其優(yōu)化過程中要求研究人員能夠按照運(yùn)行過程中所處的環(huán)境條件等進(jìn)行設(shè)計，模塊設(shè)計是擴(kuò)張系統(tǒng)功能的重要手段，一是要按照開采的具體情況降息通道額全艦結(jié)構(gòu)細(xì)分為多個更小的功能模塊，然后按照各功能模塊的運(yùn)行情況制定設(shè)計目標(biāo)，從而提高軟件的適用性以及多樣性;二是在明確任務(wù)條件的情況下根據(jù)任務(wù)的具體情況調(diào)整軟件結(jié)構(gòu)，以便煤礦與軟件作業(yè)協(xié)調(diào)一致。

（2）程序設(shè)計優(yōu)化

程序設(shè)計優(yōu)化的重點(diǎn)在于I/O分配，其在優(yōu)化過程中需要遵循按需分配的原則，并且采用統(tǒng)一規(guī)劃、集中編制的方法進(jìn)行I/O信號編制，以便系統(tǒng)整體程序設(shè)計和后期管理維護(hù)工作的開展。除此外，整個系統(tǒng)中的定時器、計數(shù)器等也需要進(jìn)行統(tǒng)一的編號防治使用同一編號，這也是提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重要舉措。

三、結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段的煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要越來越多的先進(jìn)設(shè)備以及先進(jìn)技術(shù)才能夠保障其生產(chǎn)工作的進(jìn)行，電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用是提高煤炭經(jīng)濟(jì)效益以及推動煤礦工業(yè)進(jìn)程的重要手段，相關(guān)研究人員要深入分析當(dāng)前煤礦生產(chǎn)的運(yùn)行特點(diǎn)，不斷對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：山西天巨重工機(jī)械有限公司）