煤礦電氣自動化控制系統關鍵技術創新設計與應用研究

曹紹飛

摘要：煤礦電氣自動化控制系統是完成對煤礦電氣設備控制的關鍵，可推動煤礦電氣設備的控制質量和控制效率，并降低電氣設備的故障發生頻率。然而，受到煤礦電氣設備自動化水平和電氣設備數量的提升，以往的電氣自動化控制系統逐漸出現控制效果不理想和成本較高的現象，亟需改進。基于此，本文對煤礦現有電氣自動化控制系統展開創新設計，強化電氣控制系統的功能，旨在提升煤礦生產安全系數，提升煤礦資源的開發效率。

關鍵詞：煤礦;電氣自動化;控制系統;創新設計

引言

國家經濟發展的能源保障以及部分領域的經濟發展都跟煤礦企業的發展有著密不可分的聯系。目前對煤炭能源的需求量也在日益增加，隨著自動化控制系統在生產中的應用，使生產效率和質量都得到有效提升，對生產的安全性予以保障，同時有效地降低了生產成本，從而使企業的社會效益和經濟效益都有所提升，所以，加大自動化控制系統的應用和優化速度，對企業的長遠發展有著重要的現實意義。

1自動化控制系統應用概述

對于煤礦企業而言，綜合實力的提高有助于企業的良性持續發展，因此，自動化控制系統逐漸在煤礦企業中得到應用，同時通過對實際應用結構的分析和研究，從而使系統能夠充分發揮其作用。在自動化控制系統中，主要對采煤工藝流程以及供電系統等進行集中化的控制和管理，并將相關的數據進行匯總和整理。實時監控采煤作業，及時發現工藝中存在的隱患和問題，及時進行維修和處理，使工作效率得以提升，安全事故的發生率得以控制和減少。另外，對相應的工程機械進行集中的項目管理，使根據項目運行的實際情況，對煤礦機械設備進行合理選擇，同時對設備的使用范圍得以保證，避免因設備原因而造成事故，使煤礦生產作業的安全性得以保障。

2.系統集成要點

2.1傳輸通道集成

隨著多媒體技術的運用，傳輸通道信息傳輸方式也更多樣化，調度指揮中心通過遠程控制系統就能完成相應的停送電、皮帶運輸、主水泵起停以及主風扇起停等控制，具有較高的可靠性和穩定性;另外對于井下惡劣的生產環境，網絡需要對防塵、防爆等需求予以滿足，保證其運行的順暢性;對井下實時數據地行采集，還需具有較高的數據傳輸速度和良好的網絡性能，充分保障采集、傳輸、監測以及遠程控制等功能的實現，使數據發送和接收的速度大幅度提升;

通過有效的認證支持和訪問控制，對網絡的安全性予以保證;黑客攻擊、系統陷阱、計算機病毒等諸多因素都會系統和網絡造成影響，除了防火墻，還應進行殺毒軟件的安裝;系統應具有可管理性，由統一的網管系統予以支持，具有統計、配置、預警等功能，使故障解決效率得以提高，使數據提供的速度予以保證，同時系統應具有配置管理、性能管理、安全管理以及故障管理等功能，且操作簡單便捷。

2.2軟件平臺集成

軟件平臺集成需要注意各自動化子系統之間所采用的數據表達格式和控制技術的不具備統一性，要求系統具有較強的兼容性，使無縫鏈接得以實現;在編程和組態方面，采用統一化的圖開界面和設計方案，使操作更為簡單明了;利用統一的數據庫對所有數據實現統一管理，數據共享，使數據的重用性和一致性得以保證;通過授權、認證、加密等功能，對數據的安全性提高，同時備分功能也使數據的安全性得到保障。

2.3軟件平臺實現

對于系統平臺，可通過相應軟件進行構建，并對全組態應用予以實現;可實現對各控制子系統的運行狀態以及安全和生產數據進行及時監測，以圖表和畫面的形式進行展現;提前制定好事故緊急預案，當事故突發時，根據預先制定的措施和方案，根據運行的實際情況進行及時處理，對信息的利用率以及各系統聯動能力予以保證，同時為決策提供可靠依據;軟件還應具有故障報警和自我診斷功能，對故障類型和位置進行準確判斷，通過語音、圖形以及打印輸出等形式予以展現，提高故障及時解決的能力，也便于后期進行養護和管理，也使運行的維護成本得以降低。

3.煤礦電氣自動化控制系統的硬件創新設計

為完成對電氣自動化控制系統的創新設計，需展開對硬件部分的創新設計。對于硬件部分。主要對輸入電路、輸出電路和抗干擾展開創新設計，從而保障煤礦電氣自動化控制系統的功能性發揮。

3.1輸入電路創新設計

輸入電路是煤礦電氣自動化控制系統中基礎部分。但是，受到煤礦生產環境的影響，可能會導致輸入電路出現不穩定的情況，進而對控制系統造成不利影響。針對這類情況，則在原有輸入電路的基礎上，加設電源凈化元件，完成對不穩定因素的控制。選取1：1隔離式變壓器，運用雙隔離技術，完成對脈沖干擾的遏制。另外，PLC輸入電源選擇24V直流電源，結合電容情況，調整負載，并在支路安裝保險絲，達到避免短路的目的。

3.2輸出電路創新設計

輸出電路，在原設計的基礎上展開輸出電路創新設計。由于輸出電路對指示標志、調速裝置的影響較大，為保障輸出電路的輸出效率，在原有輸出電路的基礎上，運用晶體管輸出，進而滿足指示標志和調速裝置等的高頻率動作。以水泵機房的控制為例，中型PLC的頻率為6次/min，屬于高頻率工作狀態，傳統的繼電器輸出可以完成對輸出的簡化。

3.3抗干擾設計創新

煤礦電氣設備的作業環境屬于復雜環境類型，這也使得電氣控制系統及其容易受到外界干擾。其中干擾以電磁脈沖干擾最為明顯，主要是造成控制系統失效的不良現象。對于電磁脈沖干擾，先對關鍵連接線展開處理，I/O的輸入與輸出端，需要在電源線和電路板連接線處，對磁珠、磁環、電光隔離器等進行設置，從而達到提升I/O。對于電網的瞬間斷電或電壓突然下降的情況，則選擇掉電保護的方式，促使CPU可以重新復位，達到提升線路穩定性的目的。

4.煤礦電氣自動化控制系統的軟件創新設計

軟件部分是電氣自動化控制系統的基礎，針對軟件部分的創新設計，主要從軟件的程序結構創新，在完成對程序過程的創新。對于程序結構的創新設計，主要通過對模塊化設計的方式，按照實際控制部分，展開不同模塊化的體現，并由控制中心對所有模塊進行體現，且每個模塊下均具有足夠的任務內容。

5結束語

自動化控制技術和設備在大型煤礦企業中的推廣應用，使煤礦企業的生產安全、生產效率以及經濟效益都得到了有效提高，實現在質量管理的目標。不過在實際應用中，因系統建設的目的和途徑具有多樣性，不同的系統設計方案在應用成效和應用成本方面都存在著差異，因此需要企業根據自身的實際情況進行合理、科學的選擇，同時通過有效的優化設計和反復的實踐應用，使自動化控制系統在企業的生產中充分發揮作用。

參考文獻

[1]趙鯤.大型煤礦自動化控制系統的設計與應用[J].工業設計，2016（4）：117-118.