大型煤矿自动化控制系统的设计与应用

文/杨小方

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 系统设计和应用的目标

针对目前大型煤矿企业的系统现状，安全可靠的数据传输平台以及统一集中的监控中心能有效实现生产作业的自动化以及无人化。通过网络将各监测系统通过数据交接进行连接，使生产信息实时显示以及远程监控得以实现；另外还能使各系统在无人值守的情况下，自动运行，通过事故预案系统使突发事故的应对能力提高；通过发布系统可以将信息和资源进行共享。

3 系统集成要点

3.1 传输通道集成

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；为了止恶意攻击和入侵，还因对网络安全进行充分的保障，通过防火墙的设置，对网络隔离予以实现，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；另外还需加强系统的可扩展性，采用模块化的网络产品和模块化的网络结构设计，可为系统提供较强的升级能力和扩展能力。

3.2 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；同时也要满足技术扩展方面的要求。

3.3 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；通过事故的详细记录，软件平台用曲线的形式将其呈出现来，便于进行事故分析和研究；系统的全面了解可通过历史数据的分析而不断增加，根据相关的科学依据，检修计划要根据实际运行情况进行充分考虑而制定，使故障发现和排除的时间得以有效减少。

4 设备选型优化

4.1 系统规模为依据

根据煤矿企业的实际生产情况决定控制系统的规模，同时也决定系统设计所需选择的自动化设备及其所需实现的控制、逻辑功能。

4.2 数量及类型选择

根据控制系统对象的实际情况以及所需实现的功能进行设备类型、输入输出点的数量等的选择，以系统控制的总体容量为参考，对软、硬件的余量进行充分考虑和利用，确保其经济实用性。

4.3 编程工具确定

对于所涉及的编程器、图形编辑器以及PLC软件等，根据煤矿企业的运行情况进行合理选择，PLC系统编程具有维护方便、运行效率高等特点，不过相应其成本也较高。

5 优化设计分析

5.1 系统硬件优化

自动化控制系统的运行稳定性通过抗干扰系统得以有效保障，使企业的生产效率得到提升。煤矿生产因其生产过程的特殊性，其生产环境和条件较为恶劣，机械电气设备极容易受到冲击而受到干扰和破坏，因此需加对抗干扰系统进行优化，尤其是针对煤矿电气系统易受电磁干扰的问题，采取有效措施使其抗干扰的能力得到提升。将电源、模块的接地端设计与公共机架相接，机架与性能良好的地线相妆，在PLC控制系统中置入金属质地的工作柜；对工作柜进行加固处理，同时使其和地面紧密相接，使自动化系统的稳定运行得以保障；通过隔离变压器的安装使系统的抗干扰能力提升；对线路布置方案进行优化，避免电缆造成干扰的情况出现；将弱电信号线和强电动力线进行分离处理，避免出现互相干扰的情况。

根据企业的实际情况进行输入输出电路的设计进行优化，使生产过程中的高上高频率和高效率以及电路的平稳运行得以保证。

5.2 系统软件优化

软件程序结构也需根据企业的生产实际情况进行优化，对各功能进行扩展和调整，一方面对企业发展的趋势要求予以满足，对系统功能进行补充，另一方面针对现在的软硬件模块进行优化，使其运行效率和稳定性得以提升。

6 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。