煤矿电气自动化控制系统关键技术创新设计与应用研究

曹绍飞

摘要：煤矿电气自动化控制系统是完成对煤矿电气设备控制的关键，可推动煤矿电气设备的控制质量和控制效率，并降低电气设备的故障发生频率。然而，受到煤矿电气设备自动化水平和电气设备数量的提升，以往的电气自动化控制系统逐渐出现控制效果不理想和成本较高的现象，亟需改进。基于此，本文对煤矿现有电气自动化控制系统展开创新设计，强化电气控制系统的功能，旨在提升煤矿生产安全系数，提升煤矿资源的开发效率。

关键词：煤矿;电气自动化;控制系统;创新设计

引言

国家经济发展的能源保障以及部分领域的经济发展都跟煤矿企业的发展有着密不可分的联系。目前对煤炭能源的需求量也在日益增加，随着自动化控制系统在生产中的应用，使生产效率和质量都得到有效提升，对生产的安全性予以保障，同时有效地降低了生产成本，从而使企业的社会效益和经济效益都有所提升，所以，加大自动化控制系统的应用和优化速度，对企业的长远发展有着重要的现实意义。

1自动化控制系统应用概述

对于煤矿企业而言，综合实力的提高有助于企业的良性持续发展，因此，自动化控制系统逐渐在煤矿企业中得到应用，同时通过对实际应用结构的分析和研究，从而使系统能够充分发挥其作用。在自动化控制系统中，主要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，并将相关的数据进行汇总和整理。实时监控采煤作业，及时发现工艺中存在的隐患和问题，及时进行维修和处理，使工作效率得以提升，安全事故的发生率得以控制和减少。另外，对相应的工程机械进行集中的项目管理，使根据项目运行的实际情况，对煤矿机械设备进行合理选择，同时对设备的使用范围得以保证，避免因设备原因而造成事故，使煤矿生产作业的安全性得以保障。

2.系统集成要点

2.1傳输通道集成

随着多媒体技术的运用，传输通道信息传输方式也更多样化，调度指挥中心通过远程控制系统就能完成相应的停送电、皮带运输、主水泵起停以及主风扇起停等控制，具有较高的可靠性和稳定性;另外对于井下恶劣的生产环境，网络需要对防尘、防爆等需求予以满足，保证其运行的顺畅性;对井下实时数据地行采集，还需具有较高的数据传输速度和良好的网络性能，充分保障采集、传输、监测以及远程控制等功能的实现，使数据发送和接收的速度大幅度提升;

通过有效的认证支持和访问控制，对网络的安全性予以保证;黑客攻击、系统陷阱、计算机病毒等诸多因素都会系统和网络造成影响，除了防火墙，还应进行杀毒软件的安装;系统应具有可管理性，由统一的网管系统予以支持，具有统计、配置、预警等功能，使故障解决效率得以提高，使数据提供的速度予以保证，同时系统应具有配置管理、性能管理、安全管理以及故障管理等功能，且操作简单便捷。

2.2软件平台集成

软件平台集成需要注意各自动化子系统之间所采用的数据表达格式和控制技术的不具备统一性，要求系统具有较强的兼容性，使无缝链接得以实现;在编程和组态方面，采用统一化的图开界面和设计方案，使操作更为简单明了;利用统一的数据库对所有数据实现统一管理，数据共享，使数据的重用性和一致性得以保证;通过授权、认证、加密等功能，对数据的安全性提高，同时备分功能也使数据的安全性得到保障。

2.3软件平台实现

对于系统平台，可通过相应软件进行构建，并对全组态应用予以实现;可实现对各控制子系统的运行状态以及安全和生产数据进行及时监测，以图表和画面的形式进行展现;提前制定好事故紧急预案，当事故突发时，根据预先制定的措施和方案，根据运行的实际情况进行及时处理，对信息的利用率以及各系统联动能力予以保证，同时为决策提供可靠依据;软件还应具有故障报警和自我诊断功能，对故障类型和位置进行准确判断，通过语音、图形以及打印输出等形式予以展现，提高故障及时解决的能力，也便于后期进行养护和管理，也使运行的维护成本得以降低。

3.煤矿电气自动化控制系统的硬件创新设计

为完成对电气自动化控制系统的创新设计，需展开对硬件部分的创新设计。对于硬件部分。主要对输入电路、输出电路和抗干扰展开创新设计，从而保障煤矿电气自动化控制系统的功能性发挥。

3.1输入电路创新设计

输入电路是煤矿电气自动化控制系统中基础部分。但是，受到煤矿生产环境的影响，可能会导致输入电路出现不稳定的情况，进而对控制系统造成不利影响。针对这类情况，则在原有输入电路的基础上，加设电源净化元件，完成对不稳定因素的控制。选取1：1隔离式变压器，运用双隔离技术，完成对脉冲干扰的遏制。另外，PLC输入电源选择24V直流电源，结合电容情况，调整负载，并在支路安装保险丝，达到避免短路的目的。

3.2输出电路创新设计

输出电路，在原设计的基础上展开输出电路创新设计。由于输出电路对指示标志、调速装置的影响较大，为保障输出电路的输出效率，在原有输出电路的基础上，运用晶体管输出，进而满足指示标志和调速装置等的高频率动作。以水泵机房的控制为例，中型PLC的频率为6次/min，属于高频率工作状态，传统的继电器输出可以完成对输出的简化。

3.3抗干扰设计创新

煤矿电气设备的作业环境属于复杂环境类型，这也使得电气控制系统及其容易受到外界干扰。其中干扰以电磁脉冲干扰最为明显，主要是造成控制系统失效的不良现象。对于电磁脉冲干扰，先对关键连接线展开处理，I/O的输入与输出端，需要在电源线和电路板连接线处，对磁珠、磁环、电光隔离器等进行设置，从而达到提升I/O。对于电网的瞬间断电或电压突然下降的情况，则选择掉电保护的方式，促使CPU可以重新复位，达到提升线路稳定性的目的。

4.煤矿电气自动化控制系统的软件创新设计

软件部分是电气自动化控制系统的基础，针对软件部分的创新设计，主要从软件的程序结构创新，在完成对程序过程的创新。对于程序结构的创新设计，主要通过对模块化设计的方式，按照实际控制部分，展开不同模块化的体现，并由控制中心对所有模块进行体现，且每个模块下均具有足够的任务内容。

5结束语

自动化控制技术和设备在大型煤矿企业中的推广应用，使煤矿企业的生产安全、生产效率以及经济效益都得到了有效提高，实现在质量管理的目标。不过在实际应用中，因系统建设的目的和途径具有多样性，不同的系统设计方案在应用成效和应用成本方面都存在着差异，因此需要企业根据自身的实际情况进行合理、科学的选择，同时通过有效的优化设计和反复的实践应用，使自动化控制系统在企业的生产中充分发挥作用。

参考文献

[1]赵鲲.大型煤矿自动化控制系统的设计与应用[J].工业设计，2016（4）：117-118.