电气控制系统在煤矿机电设备中的应用与改进

摘 要： 经济全球化的深入推进加快了我国城乡发展的步伐，带动了我国煤矿业的发展。随着煤矿产业的持续发展，矿井生产的自动化要求也不断提升，将PLC可编程技术应用到矿井电气自动化控制系统中，对于提升矿井综合效益意义重大。

关键词： 电气控制系统;煤矿机电设备;应用;改进

【中图分类号】TD697     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）17-0180-01

引言：随着我国经济实力不断加强，我国煤矿行业获得良好的发展。煤矿机电设备电气控制系统是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，其智能化的程度直接影响煤矿机电设备的发展。

1 确定科学合理的编制工具

众所周知，编程工具是实现电气自动化控制系统的编辑效率功能的一项工具，那么就需要对应的煤矿电气自动化控制系统程序，进一步结合互联网技术使其功能最大化发挥并应用到电气编辑中，达到编程控制的灵活性能。当然编程工具的选择具有原则性，即通过情况下要适应多样化编程环境的需求，进一步优化并应用编辑工具，从实际的电气控制编程路径中，再次提升电气自动化控制系统编程水平。现阶段比较常见的编程工具有手持编程器、PCL软件包、图形编程器等，这些编程器的优势点各有不同，比如手持编程器主要是应用到比较小规模、甚至微型的PCL编程中。由此而看出整个编制工具的运行效率不高。而图形编程器就是应用到中型编程器中，借助梯形图来编程。最后对于PCL软件包分析，大部分都是应用到大型PCL系统编程中，其优势为运行效率高，但是也存在极大的劣势点。即造价成本太高，系统编程不利于现场调试等。那么就编制工具具体的运行效率，可以结合实际的控制系统情况来选择合适的编制工具。

2 高清彩色液晶显示模块选择和设计

为了对多功能智能终端采集、分析数据进行实时显示及对各设备状态进行监视，该终端设计采用了工业级超稳定的5吋MCU总线型TFT液晶模块MD050SD，该液晶模块具有集成8页显存、16级背光、免初始化、分辨率800×480显示面板、16 M色彩，采用8080时序16 bit并行总线接口能与终端MCU完美对接，模块内部采用CPLD+SDRAM方式驱动RGB接口显示屏，在总线接口与RGB接口之间实现转换的同时还提供了一系列功能，通过二次设计和开发实现了通过U盘直接更新显示界面和程序的功能。MD050SD的响应速度很快，能达到200 ns的读写周期，最快实现13桢的满屏刷新速度，集成的8 MB SDRAM对应8页显示缓存。显示页寄存器和读写页寄存器独立设置，当前显示页和读写页可以是不同的页，方便实现后台写入后整页快速切换。TFT的驱动时序和电路都经过优化设计，保证色彩准确还原，显示稳定，杜绝闪烁或窜色，并提供LED背光驱动，亮度可从0（关闭）～16（全开）间调节。通过终端配置的按键可以实现对显示界面的切换和进行相应的系统设置。该液晶显示模块满足了煤矿井下监控系统终端显示的需求。

3 提升工艺过程电气自动化控制

在交流变频装置的设备中，电气自动化控制技术都应用在提升工艺方面。在自动化控制系统中，由于该系统的灵活性强，运算的速度快，同时也具备诊断的性能，这是以往传统的控制模式所不能实现的。对交流变频装置，应用电气自动化控制系统可以取得良好的控制效果，它们把控制、监视、基准值预测以及模拟控制等组合在公共的计算机控制总线上，组成静止变流器的传动控制，计算机实现速度及多个变量的调节。（2）提升行程控制对于提升机的控制，其实是对位置的控制，要能够保证在准确的位置停车，对准确度的要求非常高。在采用电气自动化控制以后，可通过采集各种传感信号进行处理，计算出罐笼准确的位置而施以控制和保护。

4 LoRa无线通信技术

传统人员定位通信系统采用的是有线通信模式，这种模式不仅施工成本高且施工难度大，在实际应用中存在一定的局限性。对于读卡器采集到的数据信息，可以通过LoRa无线通信技术实施频谱扩宽处理，可显著提升无线通信距离，接受灵敏度也有一定程度的改善，同时可以实现数据信息的无线传输，该项技术通过SX1278芯片来构建无线通信模块。需要指出的是，通过LoRa无线通信技术可对数据信息进行长距离传输，但无线传输模式与有线传输模式相比较存在一定劣势，主要表现在数据传输速度相对较低。所以在本文设计的通信系统中，设立一套数据流量控制算法，对传输数据量进行压缩控制，有效规避了无线传输模式数据传输速率相对较低的问题，确保了长距离无线数据传输的可靠性。可以看出，本文在最大限度上利用了LoRa无线通信技术的优势，并通过一定的手段有效规避了该项技术的劣势。

5 基于姿态数据的液压支架控制技术

液压支架作为煤矿综采工作面的关键设备，在综采工作面底板起伏不平时，底座与顶梁会出现横向和纵向的倾斜，并且液压支架在升架、推移刮板输送机、降架、移架等过程中与工作面围岩存在耦合作用关系，为适应采场围岩变化，液压支架顶梁会出现“俯”、“仰”状态，因此，液压支架姿态信息在数据可视化控制，尤其在于防倾倒、防咬架、防碰撞及快速拉架等控制业务中尤为重要。采用一种基于总线通信方式的姿态传感器测量系统，其原理是在液压支架底座、连杆、顶梁与护帮位置安装姿态传感器，分别测量相应的X、Y轴方向的角度数据，并通过传感器总线将各自测量的角度数据传输给液压支架控制器，液压支架控制器结合支架主体结构件机械模型计算出液压支架的底座、顶梁的仰俯与横滚姿态、护帮状态、支架高度等信息，实现对液压支架姿态的实时监测;对于液压支架的姿态控制是由液压支架控制器基于姿态数据，通过控制支架动作与相应的姿态反馈形成闭环控制，从而实现对支架的姿态控制相应的姿态反馈形成闭环控制，从而实现对支架的姿态控制。

结语：随着现代电子科技的持续发展，PLC技术日益成熟，将PLC技术应用在矿井电气自动化系统中，能够显著增强矿井现代化进程，特别是在矿井提升机中的應用，能够显著提升系统运行的节能和保护功能，从而增强矿井生产运行的稳定性，为矿井综合效益的提升提供助力。

参考文献

[1] 王鹏飞.电气自动化工程中的节能设计技术[J].内蒙古煤炭经济，2018（1）：39.

[2] 张亮.煤矿电气自动化控制系统优化设计分析[J].内蒙古煤炭经济，2015（12）：193.

作者简介：黄海飞（1981-），男，助理研究员，2005年毕业于西安科技大学机械设计制造及其自动化专业，现在中国煤炭科工集团太原研究院有限公司从事煤矿机械的研发、生产、管理工作。