煤矿电气自动化控制系统优化设计

肖红叶

【摘  要】进入21世纪以后，我国的经济发展水平迅速提高，各种先进科技手段以及信息技术手段的应用也大大提高了我国的自动化水平，其中煤矿企业作为我国国民经济的重要产业，其自动化程度直接关系到中国能源结构变化以及相关行业的健康发展。电气自动化控制系统是煤矿企业实现自动化生产的关键，其在提高企业生产质量以及生产效率上发挥出巨大的作用，为了能够进一步提高煤矿电气自动化控制系统的应用效果，必须要加强先进技术手段的应用，不断对煤矿电气自动化控制系统进行优化设计，从而使电气自动化控制技术朝向更加智能化、更加经济化、更加环保的方向发展。基于此，本文就煤矿电气自动化系统的优化设计进行了分析。

【关键词】煤矿;电气自动化控制;系统优化

引言

现阶段各行业的自动化水平都在逐渐提高，煤矿企业在生产过程中应用的电气自动化控制系统贯穿其生产的各环节，因此在其优化过程中必须要从实际出发，在保证系统运行稳定性和有效性的前提下完善系统功能、优化系统设计，并最大程度地降低系统构建成本，从而为当前煤矿企业的健康发展以及可持续发展提供保障。

一、电气自动化控制系统的现状

煤矿企业在应用电气自动化控制系统的过程中主要是实现了对采煤工艺流程以及供电系统等进行集中化的控制和管理，并且能够将其工作中产生的数据进行统一的汇总和整理，以便为后续的工作提供依据。同时，电自动化控制系统还能够实现监督功能，通过对采煤作业的整个过程中进行监督，并及时发现工作中存在的安全隐患和问题，极大的保障了作业安全，但是当前部分煤炭企业应用电气自动化控制系统的额水平不一，方式不同，作业环境也是有着较大差异，因此也会造成电气自动化控制系统的应用出现问题，一是电气自动化控制系统的工作环境复杂，系统维护不恰当，主要是因为在煤矿企业的采煤作业中，整个系统可能会受到严重的振动，或者是操作人员操作不当的问题影响，导致系统应用过程中精度不够;二是电气自动化控制系统中的零部件的质量不高，导致电气自动化控制在长时间的运行过程中极易出现设备损坏的问题，影响了整个系统的正常运行;三是电气自动化控制系统的成本仍然较高，主要是其在使用过程中会涉及到多个设备，而且每一个自动化控制系统都需要众多专家根据企业的实际情况进行设计，设备费用以及人工费用都比较高。通过对上问题的分析，我国的煤炭企业要想实现进一步的发展就必须要实现对电气自动化控制系统的优化设计，从而保障自身企业的良好发展。

二、煤矿电气自动化控制系统的优化设计

就现阶段而言，基于PLC的嵌入式自动化控制系统能够很好地适应煤矿较为恶劣的生产环境，是实现煤矿电气自动化控制最为简便有效的途径，因此以下就以煤矿电气自动化控制应用最为普遍的PLC控制系统为例，从设备选型优化和系统架构优化两个方面分析电气自动化控制系统的优化设计。

（一）设备选型优化

电气自动化控制系统的市场需求较大，因此市场上可供选择的PLC系列产品种类很多，各种国内外的品牌也受到各大企业的欢迎，比如研华、合力、SIEMEN、MITSUBISHI等。在设备选型优化的过程中，运行稳定性、功能多样性等方面是獸药考虑的问题，因此企业在进行设备选型的过程中需要在充分了解煤矿的生产规模以及需进行自动化控制的系统规模得多基础上再确定系统构建规模煤矿电气自动化系统构建，而且对于自动化控制系统中的不同模块，应选用不同的PLC产品。再者，还需要根据煤矿使用电气自动化系统的需要以及被控制对象的复杂程度，确定所控制设备功能实现所需要的I/O点数量及其类型，保障系统软件和硬件资源均具有一定的富余系数，以满足特殊情况下系统运行的需要;最后，需要结合实际情况选择适宜的编程工具，以便保障电气控制系统的编程效率，一般有手持式编程器、图形编程器和计算机+PLC软件编程器，具体选择还需要按照不同煤矿生产企业的不同需要。

（二）系统架构优化

1、硬件优化设计

硬件优化设计是提高系统运行稳定性与安全性的重要举措，其主要从以下几个方面进行。

（1）系统输入电路优化

常用的PLC供电电压一般为交流85V～240V，其在使用中具有较好的宽幅适用性，但是容易出现断电或电压不稳定的情况，因此在其优化设计中可以在系统输入电路位置加装电源净化元件，保证PLC元件始终在允许电压范围内工作。

（2）系统输出电路优化

结合矿井实际情况及应用需求进行系统输出电路优化，比如可以采用晶体管输出，以便提高设备的速度且满足高频工作的需要。

（3）抗干扰优化

抗干扰优化过程中需要要根据外部条件影响来设置，以便最大程度上保障系统内部芯片等元件不受外界电磁环境的影响，从而提高整个系统运行的稳定性，主要采取以下措施，一是选择隔离变压器抗干扰的方式，选用与副边绕组间电容耦合产生的频率相同的超隔离变压器能够有效消除干扰;二是在系统外部安装带有金属外壳的工作柜并进行接地处理;三是优化系统线路布设，布设不舍强电动力和弱电信号线路，避免相互间产生电磁干扰。

2、软件优化设计

软件是自动化控制系统功能实现的核心部分，其优化对提高系统的运行效率起着关键性的作用，目前，其优化的主要内容就是结合系统控制基本流程将软件设计转化为梯形图，将复杂的系统软件梳理成简单的结构图形。

（1）软件结构优化

软件结构的设计必须优先满足煤矿生产过程的要求，因此在其优化过程中要求研究人员能够按照运行过程中所处的环境条件等进行设计，模块设计是扩张系统功能的重要手段，一是要按照开采的具体情况降息通道额全舰结构细分为多个更小的功能模块，然后按照各功能模块的运行情况制定设计目标，从而提高软件的适用性以及多样性;二是在明确任务条件的情况下根据任务的具体情况调整软件结构，以便煤矿与软件作业协调一致。

（2）程序设计优化

程序设计优化的重点在于I/O分配，其在优化过程中需要遵循按需分配的原则，并且采用统一规划、集中编制的方法进行I/O信号编制，以便系统整体程序设计和后期管理维护工作的开展。除此外，整个系统中的定时器、计数器等也需要进行统一的编号防治使用同一编号，这也是提高系统运行可靠性的重要举措。

三、结语

综上所述，现阶段的煤矿生产环节需要越来越多的先进设备以及先进技术才能够保障其生产工作的进行，电气自动化控制技术的应用是提高煤炭经济效益以及推动煤矿工业进程的重要手段，相关研究人员要深入分析当前煤矿生产的运行特点，不断对电气自动化控制系统进行优化设计，实现煤矿企业的可持续发展。

参考文献：

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[2]杨小方.大型煤矿自动化控制系统的设计与应用[J].电子技术与软件工程，2019（16）：140-141.

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（作者单位：山西天巨重工机械有限公司）