井下電氣自動化控制系統優化探討

劉德政

摘 要：礦山開采是我國經濟體系的重要組成部分，面對不斷更新的技術設備，以及條件差異的地質環境，想要利用電氣自動化控制系統對整個井下生產過程進行可靠性控制，前期必須要解決系統存在的不足。以自動化控制技術支持，對設備的運行狀態進行實時監管，將各類故障扼殺在萌芽狀態，為礦山生產的高效性與安全性提供保障。

關鍵詞：井下管理；電氣自動化；控制系統

井下作業環境特殊，對作業安全以及作業效率要求都十分嚴格。在高新技術的支持下，井下開采設備和技術工藝不斷更新，已經實現了自動化生產，可以實現高效率生產。并且在自動化控制系統的支持下，能夠對設備、人員和工藝流程進行集中化管理，實時掌握生產信息，通過動態管理來避免各類問題的產生。為更大程度上發揮出自動化控制系統的功能性，還需要結合實際生產需求，對目前存在的問題與不足進行調整優化，完全適合行業發展需求。

一、電氣自動化控制系統功能

1.設備運行狀態監管

以鎢礦為例，在進行井下開采作業時，可利用的空間十分有限，且機械設備要長時間保持生產運行狀態，一旦出現故障，將會對整個生產線造成影響，甚至會遺留下部分安全隱患。可以說可靠性是礦產設備運行的核心要素，以自動化控制技術為支持，通過電氣自動化控制系統對設備運行狀態做動態監管，實現全面控制，避免礦山設備產生故障，為鎢礦正常開采作業提供可靠支持。并且，電氣自動化系統與通訊和運程等技術相結合，及時將設備運行信息傳輸送給礦山開采調度中心，便于做好全程進度的控制規劃，在保證井下作業安全的同時，提高作業效率[1]。

2.井下作業安全管理

通過電氣自動化控制系統可以對礦山生產設備進行可靠連接，實現多功能的一體化，發揮自動化控制技術具有的聯動功能，不僅能夠隨時掌握設備運行狀態，同時在遇到異常情況時能夠第一時間采取措施應對解決，杜絕安全事故的發生，提高井下生產安全性。并且，通過電氣自動化系統對設備運行信息進行收集，在出現異常后可以自動對故障進行全面分析和檢測，確認故障后及時將其他運行系統關閉，同時將消防系統開啟，實現安全事故的可靠控制，以免危險因素的不斷擴大，最大程度上將事故影響控制到最小范圍內[2]。

二、電氣自動化控制系統優化

1.系統設備選型優化

1.1確定系統規模

對井下電氣自動化控制系統進行設計優化，首先必須要滿足實際情況，合理確定系統規模，然后來合理選擇設備型號。例如比較常用的西門子PLC系統，針對鎢礦井下水文狀態變化進行監測，根據所收集信息的分析結果，對水泵房設備運行狀態進行調控，消除水文因素對井下作業帶來的影響。該子系統邏輯復雜且涉及到閉環控制，可選擇SIEMENS-S7-300等中型規模的PLC控制系統，實用性更強[3]。

1.2確定I/O點類別

構建井下電氣自動化控制系統時，基于實際應用需求和被控制對象通知難以程度，來選擇確定I/O點類別，并制作相應使用清單。以及還應根據系統控制量，對合適的軟硬件進行提前預定，且要通過對擴容需求的科學預測，來避免資源浪費。另外，還應與井下生產用電情況結合綜合分析，確定各電器設備輸出點頻率，確定所用輸出端類型合理。

1.3確定編程工具

常用編程工具如圖形編程器、手持編程器以及計算機軟件編程器等多種類型，且適用條件差異比較差。圖形編程器簡單直觀，多用于中型PLC編程；手持編程器則效率比較低以及適用范圍小，只能用于更加簡單的PLC編程；計算機軟件編程相比上述兩種類型，其在保證簡潔的同時，具有高效性，適用范圍更廣，但是軟件開發難度大且成本高，一般用于礦井大型PLC控制程序的構建。

2.系統設備構架優化

2.1硬件優化

①輸入電路。根據PLC系統供電電源特點進行輸入電路優化設計，并且井下作業惡劣，生產供電并不穩定，設計時要做到電路運行的持久、穩定以及高抗干擾性，可根據需求適當增加電源凈化裝置，如濾波器與隔離變壓器等。②輸出電路。基于礦井生產需求，選擇晶體管對各類標示以及調試設備進行輸出，對設備高頻動作具有更高適應性，以及增加電路反應效率。

2.2軟件優化

軟件是電氣自動化控制系統的核心部分，可選擇模塊化設計方式對其結構進行優化，便于后續系統功能的擴展。即將系統劃分為多個子任務模塊，分別進行單獨編寫與調試，最后將所有子模塊整合成一個完整的程序。另外，根據井下作業需求，對I/O節點進行按需分配，盡量實現所有節點的集中調控，降低后續維護工作的難度，提高系統運行可靠性。

三、結束語

電氣自動化系統功能性是否完善以及運行是否可靠，對井下生產效率和安全性影響嚴重，還需要基于井下作業特點，從專業角度對控制系統進行設計優化，爭取為持續可靠的生產提供保障。

參考文獻：

[1] 李曉蘭.鉛鋅礦開采過程中的電氣自動化控制系統設計[J].世界有色金屬，2018（01）：79+81.

[2] 曹江新.探究電氣自動化控制對礦山設備的重要作用[J].新疆有色金屬，2017，40（05）：98-99.

[3] 王平.井下電氣自動化控制系統優化分析[J].能源與節能，2017（04）：5-6.