煤礦電氣自動化控制系統應用優化路徑

汪精浩

（煤科集團沈陽研究院有限公司 遼寧省撫順市 113122）

煤礦生產的井下作業危險系數比較高，那么為了保障生產過程中的安全與高效性能，必須就復雜多變的施工環境，進一步優化與應用煤礦電氣自動化控制系統，結合PLC基礎電氣自動化控制系統，將整個系統優化并改良，在現有基礎中不斷控制生產成本，以此來促進企業的經濟效益。

1 單片機電氣自動化控制在礦井開采中的使用

煤礦電氣自動化控制系統，其內部核心組件為單片機，單片機應用到生產作業環境中，需要實時調整單片機結構，以此來適應實際的煤礦井下作業，相關的操作人員一定要做好以下幾點工作。

（1）建立在適宜的工作環境下選擇合適的單片機類型，同時針對極具差異性的作業環境，會有不同的單片機規格以及尺寸要求。

（2）在操作單片機時，不僅要嚴格遵守操作規章制度，同時還需要時刻規避作業環節出現單片機漏水情況。煤礦井下作業會配置PCL 系統的單片機，具有自動防水功能，能夠最大限度避免出現單片機漏水情況。

（3）PCL 系統的單片機有自我感應功能，即可以借助外界不同強度的光線，調整其發光二極管燈的強弱、工作耗時。單片機能夠對電流變化形成極強的感應，進一步轉換程序，無限放大信號，同時電壓只要達到0.5V 時，就能被計算機設備感應到并實時反饋出信號。因此，單片機應用到井下生產中，就能同一時間內感應與傳遞各類數據，傳輸出去的數據經過中央電腦處理后再一起顯示出來。

除此之外，應用到礦井回采中的單片機還體現在斷電保護以及井下通風中。因為單片機內部設置有一定感應電阻，要是應用過程中系統電路電流出現激增情況，感應電阻就會快速降低電流值，在達到預設閾值時，就能自動開啟繼電裝置，從而停止系統運行，達到斷電保護目的。還有井下回采作業的電路穩定性一定程度上依賴單片機運行狀態，要是單片機運行狀態不對，就不可能達到穩定的電流。操作人員定期檢測電路電源，及時排除一切潛在的隱患，有效調控直流電以及零序電，結合具有智能換算能力的單片機，精準計算電路中的各項數據信息。保障煤礦井下作業安全的設備為風機，那么操作人員就要時刻關注風機的運行狀態，并智能調控風機性能，以此保障整個電氣自動化控制系統的風速，簡化繁多作業流程，鞏固系統穩定性的同時，也能減少作業人員的工作量，降低設備運行控制成本。

2 優化煤礦電氣自動化控制系統的方法

2.1 軟件的優化方式

圖1：煤礦電氣自動化控制系統硬件模塊設計

眾所周知，優化與設計煤礦電氣自動化控制系統的軟件結構，就需要從重要框架的軟件結構入手，即煤礦電氣自動化控制系統的軟件結構設計部分一定要契合實際煤礦開采現場的作業需求，即不能隨便啟用不合理的軟件結構，否則不僅不能發揮出現有軟件結構的優勢，還會損壞煤礦電氣自動化控制系統。通常主要采用模塊設計來完成整個軟件結構優化流程，即通過對軟件結構進行模塊設計，進一步實時調整軟件結構，從而擴展軟件結構的功能。當然還有其他的軟件結構優化方式，比如可以不斷劃分大小、位置各有差異的煤礦電氣自動化控制系統軟件結構目標模塊，然后在從中設計模塊中的子任務結構，如此一來，就能輕易得到多元化的軟件系統。還有也可以在軟件結構中設計多個控制系統，規避結構漏洞的出現。當然要是由于不可控因素導致出現結構漏洞，應用控制系統也能快速調整，避免更大的漏洞出現。最后還可以同步軟件結構以及煤礦作業工作狀態，針對性調整軟件結構，優化設計軟件結構，保障軟件結構的科學合理性。其次，是對于軟件程序的優化設計分析。眾所周知，煤礦電氣自動化控制系統中的軟件程序具有極具指導應用性作用，那么具體探討整個煤礦電氣自動化控制系統的軟件程序核心優化點I/0。即通過不斷編制以及優化I/0，并針對性的優化小范圍內的軟件程序并進一步編制與調整煤礦電氣自動化控制系統的中心優化點I/0，實現不同的軟件程序優化，達成安全運行的煤礦電氣自動化控制系統。當然，實際的軟件程序優化設計還需要結合PLC 基礎電氣自動化控制技術，滿足基礎的軟件程序優化設計。另一方面，優化軟件模塊時，還需要對程序過程進行優化，即集中編制處于煤礦電氣自動化控制系統中的每一個I/0 接口，并且按照實際需求來配置與改進，以此來滿足煤礦電氣自動化控制系統的編修工作效率要求，提升整個系統的編修工作效率，進一步控制煤礦電氣自動化控制系統內部定時器以及計數器，分配完畢后，就能簡化不必要PLC 邏輯設計結構，避免內存被大量占用，同時也能加快整體程序的掃描時間，還能不斷循環應用PCL 芯片。優化設備系統，整體評估其系統的功能以及狀態，提升電氣自動化控制效率，滿足現代化井下建設設備需求。全方位掌控其井下設備的工作狀態，優化設備運行數據調控，達成編程程序的設計要求。

2.2 硬件的優化方式

防干擾、輸入電路以及輸入電路設計這三種設計方式都是煤礦電氣自動化控制系統經常應用到的硬件優化方式。通過對煤礦電氣自動化控制系統的硬件優化設計，不僅能夠最大化消除具有誤差性的煤礦運行下的電氣控制系統，進一步保證安全控制的運行系統，同時也能夠提升煤礦電氣自動化控制系統的穩定性。眾所周知，煤礦電氣化控制系統的運行環境通常是比較惡劣的，那么就需要系統具備超強的防干擾能力。那么防干擾設計其實就是系統的主要功能能夠預防環境各類因素的干擾，保證穩定、安全的煤礦生產運行。當然要是細分煤礦電氣自動化控制系統中的硬件防干擾方式，可以劃分為三種。第一種是優化設計硬件的布線，進一步保證穩定運行的電氣硬件線路，那么具體的做法就是劃分相互干擾的線路，并安裝屏蔽設備到線路外部，避免線路與線路之間受到干擾。第二種是優化處理以及具體落實其隔離設計，將隔離功能應用到變壓器中，以此來提供正常范圍內運行的變壓器。第三種是優化硬件中的電磁屏蔽設備，進一步處理設備電磁干擾性難題。而輸入電路設計，就需要針對性優化其煤礦電氣自動化控制系統的輸入電路。當然要想得到最好的輸入電路設計效果，就需要先了解煤礦電氣自動化控制系統的運行機理，避免由于不正常操作導致運行出現故障。同時還需要明確電壓流入PLC 基礎電氣自動化控制系統時，其電壓的波動范圍。此過程可以借助凈化電源設備來實現精確其電壓波動范圍目的。同時，煤礦電氣自動化控制系統應用到煤礦生產中，勢必要進一步優化輸入電路，管控每一個煤礦電氣自動化控制系統的電路輸入方式，以此保證煤礦作業的安全穩定性能。最后分析輸出電路設計，結合實際煤礦生產企業的煤炭能源生產情況，針對當前應用在煤礦生產中的煤礦電氣自動化控制系統標志以及指示燈分析，可以了解標志以及指示燈內部結構都有晶體管，而晶體管是充分適應當前煤礦電氣自動化控制系統高頻率性工作狀態的。那么對于所有標志以及指示燈來說，需要進一步提高煤礦電氣自動化控制系統內部晶體管的抗干擾性。通過優化輸出電路設計，在整個優化設計中，保持芯片的穩定性，避免過快的電路輸入導致芯片被破壞。當然也可以借助二極管，即在煤礦電氣自動化控制系統的輸出電路設計中接入二極管，將輸出電路中的浪涌全部吸收，以此來保持整個煤礦電氣自動化控制系統輸出電路的穩定運行，具體見圖1。

3 在煤礦電氣自動化控制系統中的設備選型方面的優化

3.1 將系統規模作為設備選型依據

煤礦生產中所應用的煤礦電氣自動化控制系統都需要經過審核，即控制系統自身的規模能夠滿足實際煤礦生產需求，才能順利應用到煤礦生產中。不僅如此，系統設計的規模以及優化過程中所選擇的PCL 設備依據同樣為系統規模。比如西門子設備，就需要監控以及管制其瓦斯含量，那么可以選擇小型的PCL 西門子S7-100，監控礦井水位，并以此為水泵機房的運行依據。當然還可以應用中等規模以及有閉環控制的PLC 設備，這類自帶復雜邏輯性的設備，必須要結合實際的系統規模，才能保障其設備的功能。實時監控瓦斯濃度指標，才能保障煤礦生產中井下工作人員的生命安全。當然，可以應用西門子S7-400 型號，促使整個具有數據通信、智能檢測以及控制的大型PCL 系統能夠應用到井下作業中。

3.2 明確I/0設置以及選擇類型

眾所周知，煤礦電氣自動化控制系統在實際運行過程中其功能以及控制對象會有所差異，即設置的設備輸出、輸入點的贖回來那個以及類型也會有所差異。那么具體的設置依據為煤礦電氣自動化控制系統的軟件、硬件余量，確定好實際的余量后，就能進一步明確煤礦電氣自動化控制系統的總體容量。基于此，可以進一步達成煤礦電氣自動化控制系統容量堅守節儉原則。其中選擇適當的煤礦電氣自動化控制系統設備類型、輸出頻率以及輸出功率就變得尤為重要，因為這些參考要素能夠滿足當前煤礦生產中的實際的供電需求。當然還包含著繼電器、晶體管等輸出端設備。

3.3 確定科學合理的編制工具

眾所周知，編程工具是實現電氣自動化控制系統的編輯效率功能的一項工具，那么就需要對應的煤礦電氣自動化控制系統程序，進一步結合互聯網技術使其功能最大化發揮并應用到電氣編輯中，達到編程控制的靈活性能。當然編程工具的選擇具有原則性，即通過情況下要適應多樣化編程環境的需求，進一步優化并應用編輯工具，從實際的電氣控制編程路徑中，再次提升電氣自動化控制系統編程水平。現階段比較常見的編程工具有手持編程器、PCL 軟件包、圖形編程器等，這些編程器的優勢點各有不同，比如手持編程器主要是應用到比較小規模、甚至微型的PCL 編程中。由此而看出整個編制工具的運行效率不高。而圖形編程器就是應用到中型編程器中，借助梯形圖來編程。最后對于PCL 軟件包分析，大部分都是應用到大型PCL 系統編程中，其優勢為運行效率高，但是也存在極大的劣勢點。即造價成本太高，系統編程不利于現場調試等。那么就編制工具具體的運行效率，可以結合實際的控制系統情況來選擇合適的編制工具。

4 結語

本文就煤礦電氣自動化控制系統應用優化路徑分析，結合現階段應用到煤礦井下作業的單片機電氣自動化控制系統，探討其單片機的應用優勢與其可優化點，并提出針對煤礦電氣自動化控制系統的軟件、硬件優化方法，不斷升級優化系統構成組件、設備選型，全方位提升井下作業的電氣自動化監控水平，提高煤礦電氣自動化控制系統應用效果。而且要不斷創新以及優化系統設計方面，實現安全、高效率的煤礦電氣自動化控制系統，推動煤礦企業的可持續發展。