淺談煤礦電氣自動化的控制系統創新設計研究

李旭陽

摘要：隨著煤礦生產的現代化、機械化、電氣化程度也隨之越來越高，在煤礦資源作為我國國民經濟發展的重要支柱能源的背景下，對煤礦產業進行高效、安全的現代化生產已經是必須之舉。煤礦電氣自動化控制系統的引入，實現了提高煤炭利用率，促進循環經濟發展的目的。該文主要進行煤礦電氣自動化控制系統創新設計的研究，從而對煤礦企業提出更完善、有利的生產控制方式。

關鍵詞：煤礦現代化電氣自動化自動化控制系統

作為一種傳統的、不可再生資源，煤礦的利用應該已經得到更加嚴格的管控，相較于傳統的煤礦生產過程，現代化生產更加注重安全和高效，而這種追求高效率和高安全性的生產，一定依托有大量的數字量和模擬量的控制裝置，比如對于瓦斯含量進行計量、對通風狀況進行監測、對礦井的水泵進行開合控制等工作內容。因此，在提高煤炭利用率、進行循環經濟發展方面，政府管控下的煤礦企業通過多種渠道進行了電氣自動化控制技術的引入。電氣自動化控制系統，是在計算機技術不斷發展的前提下，基于PLC技術而創的數字化和自動化式的控制系統。PLC技術成為解決效率、安全問題，實現煤礦電氣自動化控制的有效、便捷手段。煤礦電氣自動化的控制系統，可以在惡劣的工作環境下正常工作，使煤礦開采流程簡化的同時保證計算機對數字和程序的控制，實現煤礦高效率同時高安全性的生產。

對于煤礦電氣自動化控制系統進行創新設計，旨在以更低的構建成本，來提高控制系統的運行可靠性和安全性，增強使用性能，進一步促進煤礦的生產、運輸和存放等過程中的高智能化、自動化以及現代化。

一、煤礦電氣自動化控制系統

煤炭作為傳統能源，在我國有著很多的應用，是我國重要的資源，無論對日常生活或是工業生產都有著不能缺少的重要作用。電氣自動化技術的應用，從本質來說，就是將資源的利用率最大化，即實現最高性價比。

電氣自動化控制系統中的主要組成部分是單片機，其組成的主要部分包括電源、斷電設備、防水設備、通風機等。在系統組成中，選擇單片機時需要與工作環境適應，且操作時應該非常謹慎，切實避免漏水等事故發生。單片機的主要工作原理是通過CPU信號的變化進行控制，在煤礦的工作條件下，安裝單片機可以做到保護作用。具體來說，單片機會對電流變化進行感應，通過程序實現電流―電壓信號的轉換，同時進行信號的轉換。數據進行轉換式采集后，通過電腦顯示，通過控制設備配置的基本參數，可以對采集的數據進行完整保存。單片機對于煤礦開采過程中實行的保護作用，主要是斷電保護和通風。

二、煤礦電氣自動化控制系統現狀

無論是國際或者國內，煤礦業的自動化發展必然將成為未來發展的道路。無論在煤礦的建設還是發展中，自動化系統可以實現監控、診斷、維護等諸多內容，實現整體生產過程的自動化，是對工作效率的提高。目前，根據我國《煤礦自動化規劃》要求，我國建設的新建礦井均為綜合自動化網絡平臺主導生產管理。正在生產的主力礦井，均為自動化基礎好的礦井，從設備集中控制向系統集中控制轉變，對一些老礦井進行自動化改造，按照節能降耗的原則，進行逐步的改造。

目前，自動化控制技術被廣泛應用在多個行業，其中煤礦、火電、核電、化工、石油等行業對自動化的應用已經較為成熟，并處在不斷發展之中，結合現狀，煤礦電氣自動化控制系統創新后，未來的發展方向，則是將技術與成熟的產品、多年實際運行過程中的經驗進行整合，對自動化控制提供更為完整、整體性的方案。

三、煤礦電氣自動化控制系統創新設計研究

（一）創新設備系統

煤礦的開采，現代化式應用自動控制系統，提高工作效率即意味著提高企業的競爭力。為了電氣自動化控制利用更加高效，選用PIC設備之前，必須進行整體性系統狀態和功能的評估。若只對煤礦開采中的瓦斯濃度進行監測，可以選擇微型設備。但是礦井中，水位高低直接影響著水泵的工作狀態，所以對PIC的選擇上就必須選擇大型設備。

在優化設備系統上，使設計要求水平更高并對礦井實施全方位實時監控，是未來的主要發展方向。實現這一內容，可以全方位對礦井下的情況并數據進行掌控。另一方面，在編程程序上，當前主要有三種，分別為手控編程、PIC編程和計算機編程。三者并沒有絕對優劣，手動編程適合數據較少時使用，PIC編程適合大規模的采礦需求，但是范圍有限制。計算機編程和PIC編程的結合，能提高效率但是耗資大，以上多種編程組合方式中，在煤礦電氣自動化控制系統的創新時，應根據當時情況的需求，因地制宜，因時制宜，完成編程方式的選擇。

（二）創新系統軟件

系統軟件的優劣對于煤礦開采工作的順利進行也至關重要，對系統軟件進行創新，意味著對于不同變化條件可以進行更加細致的滿足，即提高開采效率和開采質量。對這一目標的實現，需要通過進行系統內部軟件的處理，處理得當則是完成這一目標的關鍵步驟之一。對系統內部軟件的處理，應用直觀的圖表來展現組合裝配，不僅是PIC系統應用過程中的關鍵步驟，同時也是技術上的難點。系統創新或優化的工作，應該從自身的規模進行，在了解煤礦開采工作實際需求的前提下，進行工作設計，選擇軟件的參數，并且進行合理搭配，使優化/創新之后的系統可以與煤礦的實際運行情況相匹配，然后在實際操作過程中，完成對工效和質量的提升。

（三）創新系統硬件

系統硬件和系統軟件可以互為參照，缺一不可，都是在電氣自動化控制系統中屬于重要部分。簡單來說，系統硬件主要會涉及到輸入及輸出的設備。相應的，對系統硬件的優化也包括兩個部分，對輸入設備的優化和對輸出設備的優化創新。其中，對輸入設備的創新以PIC設備供電電壓為基礎，一般電壓在85～240 V之間，考慮到煤礦的實際工作環境往往比較惡劣，所以需要對安裝電源進行凈化，過程需要特定的方法考量。電路的創新，通常選擇濾波器和變壓器，兩者進行結合就可以對電壓進行較好的控制。

輸出設備的創新，則需要對指示標準和調試的裝置進行選擇，一般可以采用晶體管的輸出方式，此種方法可以保證反應速度，同時對電流頻率有益。

四、結語

煤炭資源在我國的發展過程中意義重大，并將持續作為重要資源為我國使用，不論是日常生活中，或者工業發展中，在這種背景下，對煤礦開采工作進行完善就十分有意義。對煤礦電氣自動化控制系統進行創新研究，是對該自動控制系統性能進行提高的有益途徑，只有創新系統的內部元件，并更新各部分的工作原理，才可以更好地發揮其控制作用，對煤礦開采效率的提高和功能的完善都有很大幫助。

煤礦產業對PIC電氣自動化控制系統的應用，可以加速煤礦企業的自身發展，同時也可以使整個系統的運算和編程效率得到提升。如該文中討論的結果，創新設計重點可以在創新系統內部構建，保證輸入電路和輸出電路的穩定，且創新系統軟件和硬件，以電路的自身條件和運行的環境來結合確保電壓的穩定和在正常值范圍。在這種保障和發展條件下，煤礦產業將繼續作為我國的重要資源支柱，良性、可持續地得到發展。

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