信息化背景下煤礦自動(dòng)化技術(shù)的突破和發(fā)展

唐攻堅(jiān)

（煤炭工業(yè)合肥設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230041）

0 引 言

隨著社會(huì)信息化發(fā)展程度的不斷加深，煤炭作為我國重要的戰(zhàn)略資源，必須提高其信息化的應(yīng)用。煤礦自動(dòng)化技術(shù)作為煤炭生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)，對其相關(guān)方面的研究是學(xué)術(shù)界相關(guān)領(lǐng)域的重點(diǎn)內(nèi)容[1]。基于信息化背景，煤礦自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。

當(dāng)前，煤礦的自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，但在實(shí)際的自動(dòng)化設(shè)備控制中仍舊局限于數(shù)據(jù)傳輸速率低下的問題，導(dǎo)致煤炭生產(chǎn)工作效率難以提升[2]。為此，在本文的研究中，考慮到煤礦工程的生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在其中的應(yīng)用存在局限，通過將PLC通信設(shè)備應(yīng)用于煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)，展開對自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)确矫娴难芯浚源藶槊旱V產(chǎn)業(yè)的信息化高速發(fā)展提供保障。

1 信息化背景下煤礦自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢

信息化背景下，煤礦自動(dòng)化技術(shù)的更新?lián)Q代是為了滿足工作效率的提高，減少現(xiàn)場工作人員，提高安全生產(chǎn)。因此，在未來煤礦自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新途中，其應(yīng)用更趨向于實(shí)際，符合國家的煤礦生產(chǎn)前景，與國內(nèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合。從基礎(chǔ)的步驟開始做起，逐步建立符合國內(nèi)發(fā)展的合理煤礦自動(dòng)化技術(shù)。在實(shí)施建立過程中，為追求更高標(biāo)準(zhǔn)的信息化質(zhì)量，所以其設(shè)計(jì)更注重實(shí)用性。煤礦自動(dòng)化的智能性、靈活性及可塑性為其未來的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)，煤礦智能化是信息化背景下發(fā)展的前進(jìn)方向，通過信息化技術(shù)對煤礦自動(dòng)化數(shù)據(jù)進(jìn)行討論和分析，以滿足煤礦生產(chǎn)的實(shí)際需要。

2 基于信息化背景下煤礦自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)

通過合理化應(yīng)用信息化技術(shù)，不僅可以緩解煤礦產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展成本方面的壓力，同時(shí)在某種層面上也可實(shí)現(xiàn)煤礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率的提升[3]。為了進(jìn)一步感知煤礦行業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)市場的發(fā)展趨向，本文將結(jié)合信息化社會(huì)的特點(diǎn)與顯著優(yōu)勢，展開自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究，分析自動(dòng)化技術(shù)在使用中存在的突破，并以此為研究的核心，對煤礦產(chǎn)業(yè)未來的社會(huì)發(fā)展趨向進(jìn)行預(yù)測，并希望通過本文的研究提供解決煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā１疚尼槍γ旱V自動(dòng)化技術(shù)，結(jié)合信息化背景進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要通過PLC的操控，采集并傳輸煤礦自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)，提高煤礦信息采集傳輸處理的速度，完善基于信息化背景的煤礦自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)。

2.1 采集煤礦自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)

在煤礦生產(chǎn)過程中，結(jié)合信息化背景，可以通過采集煤礦自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)的方式提高煤礦自動(dòng)化技術(shù)的信息化程度[4]。采集煤礦自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)的具體流程如下，將信息化技術(shù)下PLC通信端口作為煤礦自動(dòng)化控制的信號(hào)數(shù)據(jù)通信路徑，對煤礦自動(dòng)化控制的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地抗干擾采集。將通信端口分為主要通信路徑、次要通信路徑以及附屬通信路徑，通過增加PLC以太網(wǎng)模塊，連接附近的交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)對通信路徑數(shù)據(jù)的輸出及讀取處理，完成煤礦自動(dòng)化控制信號(hào)數(shù)據(jù)的采集。此外，PLC系統(tǒng)須具有支持PROFINET的以太網(wǎng)模塊，且使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)具有良好兼容性、可靠性以及擴(kuò)展性的煤礦自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)。

2.2 煤礦自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸

在信息化的應(yīng)用背景下，傳輸上文采集到的煤礦自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)，根據(jù)傳輸?shù)刂罚ㄟ^時(shí)序控制器脈沖控制預(yù)先采集的狀態(tài)字節(jié)、數(shù)據(jù)字節(jié)以及數(shù)據(jù)長度。影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蛩刂饕ㄋ俣群蜁r(shí)間，可以通過控制兩個(gè)變量不變，控制其他因素變化來實(shí)現(xiàn)對煤礦數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂啤１疚倪\(yùn)用PLC系統(tǒng)的可編程性，為設(shè)計(jì)煤礦自動(dòng)化技術(shù)提供多信道協(xié)作功能，避免單信道機(jī)制運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高煤礦自動(dòng)化技術(shù)的可靠度[5]。煤礦自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸與處理的具體實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。

圖1 煤礦自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)流程圖

煤礦自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)意味著能夠確保煤礦自動(dòng)化控制功能的實(shí)現(xiàn)，利用信息化背景，使煤礦自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸掛鉤，對控制到的煤礦自動(dòng)化情況進(jìn)行對應(yīng)處理。

2.3 完成基于信息化背景下煤礦自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)

在完成煤礦自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸后，基于信息化背景的自動(dòng)化控制功能進(jìn)行煤礦自動(dòng)化PLC程序編寫，在編程完畢后使用仿真器進(jìn)行模擬運(yùn)行。當(dāng)煤礦工作方式存在連續(xù)或單周期時(shí)，選擇手動(dòng)/自動(dòng)（連續(xù)或單周期）工作方式。在不占用CPU資源情況下，通過控制煤礦機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)對煤礦的自動(dòng)化控制，以此完成信息化背景下煤礦自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為構(gòu)建實(shí)例分析，實(shí)驗(yàn)對象選取某煤礦。使用本文基于信息化背景設(shè)計(jì)煤礦自動(dòng)化技術(shù)處理煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)信息，將端口連接至計(jì)算機(jī)，通過MATALB軟件測得其煤礦信息處理速率，記為實(shí)驗(yàn)組，再使用傳統(tǒng)煤礦自動(dòng)化技術(shù)處理煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)信息，同樣將采集端口連接至計(jì)算機(jī)，通過MATALB軟件測得其煤礦信息處理速率，記為對照組。煤礦信息處理速率越高代表同時(shí)段內(nèi)對于煤礦自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果越好。本次實(shí)例分析中，目標(biāo)煤礦數(shù)據(jù)采集個(gè)數(shù)為2 000個(gè)，設(shè)定區(qū)域范圍為（0,10 000），記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 煤礦信息處理速率對比

通過表1可知，本文設(shè)計(jì)技術(shù)煤礦信息處理速率明顯高于對照組，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，值得被大力推廣。

4 結(jié) 論

本文通過實(shí)例分析的方式證明了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行性。通過本文設(shè)計(jì)能夠解決傳統(tǒng)煤礦自動(dòng)化技術(shù)存在的缺陷，但同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對本次煤礦信息處理速率測定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)，以進(jìn)一步提高煤礦信息處理速率測定結(jié)果的可信度。這一點(diǎn)在未來針對此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。