煤矿电气自动化控制系统的优化设计研究.

张磊

摘要：煤矿电气自动化控制系统优化设计工作，是一项专业性以及复杂性都相对较强的工作，与煤矿企业生产效率的提升有密切的关系，会影响到煤矿企业生产获得效益。

关键词：煤矿;电气自动化;控制系统;优化设计

1 单片机电气自动化控制系统

作为经济发展与社会进步的重要能源之一，煤炭在各个国家及行业领域都受到了极大的关注，科技蓬勃发展的当下，煤矿企业应用电气自动化控制系统可以实现煤矿开采效率的全面提升，也可以增强企业资金利用率，合理进行资源的配置与优化。单片机电气自动化控制系统在煤矿电气自动化控制系统中应用较为广泛。在该系统的操作过程中，应结合应用环境的差异而选择适合的单片机，进而确保其可以发挥出良好的应用效果，具体的选择与应用原则如下：

1.1 合理进行单片机种类的筛选

通常煤矿开采过程较为复杂，且具有一定的特殊性，不同的作业环境所需求的单片机规格也有较大差异，因此在选择单片机种类时，相应人员要深入开采现场进行详细的调查与分析，结合具体的开采环境以及开采情况合理进行单片机种类的选择，并对具体的应用流程进行规范与明确，以确保煤矿生产效率得以全面提高。

1.2 提高单片机设备安装的合理性

在煤炭开采煤矿开采过程中，单片机设备的安装情况会对其具体的操作产生影响，系统信号变化情况是对单片机控制情况进行合理调节的重要依据，在实际应用过程中，单片机系统要对各类信息数据进行有效收集与分析，还要对设备的电流及电压信号情况进行合理转换。在电片机电气自动化控制系统使用过程中，要加强防水与漏电防护工作，制定合理的水电泄漏防护与紧急应对预案，进而为单片机系统的稳定运行提供保障。单片机系统运行时会通过感应电阻而检测出设备运行过程中电流的变化情况，一旦电流异常增加，电阻值就会有所下降。如果电阻值小于限定数值，电器的保护作用就会被启动，以此保障电气设备的安全。此外，在煤矿开采时还要应用到风机设备，以便于将外界新鲜空气输送到井下密闭空间，为保证井下工作人员提供充足的氧气。应用单片机系统可以根据井下空间的工作人员人数与空气量的多少合理进而风量的调节，在确保井下通风良好的情况下合理降低风机的功率，进而有效节约电能的损耗，以降低煤炭企业的开采成本。

2 煤矿电气自动化控制系统现状

无论是国际或者国内，煤矿业的自动化发展必然将成为未来发展的道路。无论在煤矿的建设还是发展中，自动化系统可以實现监控、诊断、维护等诸多内容，实现整体生产过程的自动化，是对工作效率的提高。目前，根据我国《煤矿自动化规划》要求，我国建设的新建矿井均为综合自动化网络平台主导生产管理。正在生产的主力矿井，均为自动化基础好的矿井，从设备集中控制向系统集中控制转变，对一些老矿井进行自动化改造，按照节能降耗的原则，进行逐步的改造。目前，自动化控制技术被广泛应用在多个行业，其中煤矿、火电、核电、化工、石油等行业对自动化的应用已经较为成熟，并处在不断发展之中，结合现状，煤矿电气自动化控制系统创新后，未来的发展方向，则是将技术与成熟的产品、多年实际运行过程中的经验进行整合，对自动化控制提供更为完整、整体性的方案。

3 煤矿电气自动化控制系统硬件模块优化设计分析

3.1 控制系统中输入电路的优化

在实施输入电路设计优化过程中，必须要充分考虑到系统正常运行基础上，与PLC供电电源之间的电压取值标准范围。按照煤矿企业的相关统计数据来看，一般情况下，在煤矿企业的日常生产经营管理期间，PLC的供电电压实际取值范围控制在85V-240V之间，相对来说其区间是比较宽裕的，电源幅度已经达到了155V。但是从煤矿企业中电气自动化管理控制系统具体运行情况上来看，必须要安装相应的可以支持电源净化处理的标准化设备。当前形势之下，我国的供电系统在运行期间存在着大量相对较多的不稳定因素，生产管理的现场环境相对复杂，干扰因素较多，从而使自动化的管理控制系统时常处在恶劣环境中。目前，滤波器以及隔离变压器电源净化设备属于比较常见的设备，应用范围也相对较广。

3.2 程序过程设计的优化

对于程序过程设计进行优化，主要就是在于I/O接口的配置。相关技术人员需要集中编制煤矿电气自动化控制系统向对应的I/O信号，一定要遵守按需分配的原则，这样的优化方式对于煤矿电气自动化控制系统的维护修理工作开展，有着积极的促进作用。技术人员需要明确的是，在编号的过程中还需要考虑计数器和定时器，任何一个细小的环节都要考虑到。技术人员要尽可能的简化PLC自动化控制系统的结构设计，缩减内存空间占据，降低扫描花费的时间。

3.3 煤矿电气自动化控制系统在硬件模块上进行优化设计

3.3.1输入电路优化设计思路分析

对输入电路设计优化应从以下几个方面考虑：首先是煤矿电气自动化控制系统的PLC端电压取值范围。就目前数据而言，采用交流电，电源幅度可拓展区间较宽。但煤矿企业复杂的生产管理环境使得煤矿电气自动化控制系统在运行时所处的环境异常复杂和恶劣，极易受到其他因素的干扰。另外，我国供电系统自身运行是不稳定因素也促使我们对煤矿自动化控制系统加装净化电源设备以实现对输入电路的优化。

3.4 优化抗干扰设计

煤矿开采过程中，电机自动化控制系统的稳定性与安全性都是其优化分析的重要内容。因此，对系统的抗干扰性能进行合理优化势在必行。在复杂的煤矿生产作业环境下，电气自动化控制系统的应用会受到多种不利因素的影响，系统必须具有较高的抗干扰性能才可以保障设备的运行安全。通常电气自动化控制系统中的芯片会受到电子信号脉冲的干扰，难以发挥出其自身的功能价值，进而会影响电气自动化控制系统的稳定运行。因此在设计过程中要从芯片入手对其进行合理优化，可在芯片表面上覆盖一层保护层，选择金属材料作为保护层的制作材料，金属保护层可消除脉冲信号，以免其影响芯片的正常工作。在实际应用过程中，可在控制系统当中植入金属材质的工作柜，并使之外壳与地面相连接，以此为煤矿电气自动化控制系统稳定运行提供保障，进而有效提升电气自动控制系统对各类干扰因素的抵御能力。

3.5 优化设备系统

煤矿的开采，现代化式应用自动控制系统，提高工作效率即意味着提高企业的竞争力。为了电气自动化控制利用更加高效，选用PIC设备之前，必须进行整体性系统状态和功能的评估。若只对煤矿开采中的瓦斯浓度进行监测，可以选择微型设备。但是矿井中，水位高低直接影响着水泵的工作状态，所以对PIC的选择上就必须选择大型设备。在优化设备系统上，使设计要求水平更高并对矿井实施全方位实时监控，是未来的主要发展方向。实现这一内容，可以全方位对矿井下的情况并数据进行掌控。另一方面，在编程程序上，当前主要有三种，分别为手控编程、PIC编程和计算机编程。

4 结束语

煤矿企业在煤炭开采过程中，引入电气自动化控制技术可以有效增提升煤矿企业的开采效率，进而保障煤矿生产的安全性与稳定性，在煤矿开采过程中，煤矿企业应对电气自动化控制系统进行合理优化以提高电气自动化控制系统的稳定运行与连续应用，其中抗干扰能力、输出与输入电路都是需优化的硬件模块，同时还要对其软件进行更新与升级，以确保系统的功能可以与实际开采需求相匹配。

参考文献：

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