煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計

徐耀暉

摘 ?要：煤礦企業(yè)為了提高其開采效率，在其開采的過程中大量使用到了電氣自動化控制技術(shù)，從而通過設(shè)備的自動化升級在降低開采人工投入的同時保障了煤礦開采的安全，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：煤礦;電氣自動化;控制系統(tǒng)

中圖分類號：TD67 ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）28-0078-02

Abstract： In order to improve their mining efficiency， coal mining enterprises use a large number of electrical automation control technology in the process of mining， so that through the automatic upgrading of equipment， the safety of coal mining is ensured while the manual investment in mining is reduced， and the work efficiency is improved.

Keywords： coal mine; electrical automation; control system

引言

對于煤礦企業(yè)而言，其經(jīng)濟效益的體現(xiàn)主要集中在煤礦的開采質(zhì)量與開采效率上，因此出于企業(yè)追求效益最大化的需求，當(dāng)下的煤礦企業(yè)都已大量使用機電設(shè)備，通過電氣自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用來實現(xiàn)煤礦開采的自動化。

1 電氣自動化控制技術(shù)

煤礦企業(yè)的電氣自動化控制技術(shù)其應(yīng)用涉及到了煤礦開采的方方面面，而該技術(shù)的基礎(chǔ)理論探究則主要集中在電氣自動化控制系統(tǒng)的概念與意義。

1.1 電氣自動化控制的概念

該技術(shù)在煤礦企業(yè)的應(yīng)用主要集中在利用計算機的技術(shù)實現(xiàn)對于煤礦開采全過程的電子化、信息化的把控。在煤礦企業(yè)中，可以應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)的一般都搭配機電設(shè)備的使用，通過信息技術(shù)與設(shè)備設(shè)施的融合，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)機電設(shè)備的控制。煤礦企業(yè)應(yīng)用電氣自動化控制技術(shù)除了關(guān)鍵的煤礦開采環(huán)節(jié)之外，在煤礦企業(yè)內(nèi)部的開采管理與開采監(jiān)控上也在利用該項技術(shù)。

1.2 電氣自動化控制的必要性

煤礦這一能源有著悠久的開采歷史，同樣也有著廣泛的使用范圍，從煤礦資源的利用特性可以發(fā)現(xiàn)煤礦企業(yè)雖然數(shù)量眾多，但是煤炭資源卻有著不可再生的特點，因此，在煤礦開采的過程中，煤礦的利用效率是當(dāng)下煤礦開采的關(guān)鍵，保護資源，在提高開采效率的同時提高資源的利用率既是當(dāng)前煤礦開采的要求，同時也是資源可持續(xù)發(fā)展的要求。

在煤礦企業(yè)利用電氣自動化控制技術(shù)首先可以應(yīng)用于煤礦井下通風(fēng)，通過井下作業(yè)環(huán)境中該技術(shù)的應(yīng)用從而實現(xiàn)井下空氣的流通，將井下有毒的氣體經(jīng)由技術(shù)的手段排出，并將井外的新鮮氣體輸送的井下作業(yè)的環(huán)境中，從而為井下作業(yè)人員提供較為安全的作業(yè)環(huán)境。

其次電氣自動化控制系統(tǒng)與人工的操作行為相比有著穩(wěn)定、規(guī)范的特點，因此在煤礦企業(yè)中，該項技術(shù)的應(yīng)用有效的避免了由于人員操作而造成的資源浪費，大大提高了煤礦開采穩(wěn)定性的同時也降低了煤礦開采中人工的投入，提高了煤礦開采的安全性。

2 煤礦電氣自動化控制現(xiàn)狀

煤礦企業(yè)受限于資源的不可再生與有限性，在當(dāng)前煤礦企業(yè)的開采過程中，企業(yè)已經(jīng)意識到了電子自動化控制技術(shù)的重要性，大多企業(yè)已經(jīng)依托企業(yè)開采的實際在企業(yè)內(nèi)部開展了電氣自動化控制技術(shù)的推進。通常情況下，該項工作的推進首先要對企業(yè)內(nèi)部的機電設(shè)備進行分析，通過設(shè)備的統(tǒng)計，企業(yè)需求的明確，結(jié)合企業(yè)最終的生產(chǎn)目標(biāo)從而判斷出企業(yè)電氣自動化控制的需求，制定出較為完善的電氣自動化控制技術(shù)的需求與生產(chǎn)計劃。其次，在電氣自動化控制技術(shù)投入使用的過程中要對其使用的情況進行實時的監(jiān)控，從而在其運行的過程中及時的發(fā)現(xiàn)問題，并依托煤礦企業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)實際進行針對性的改進，以提高其技術(shù)應(yīng)用的有效性。在當(dāng)前電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用過程中，由于技術(shù)的不斷更新與企業(yè)內(nèi)部需求的不斷擴大，電氣自動化控制技術(shù)呈現(xiàn)出集成、綜合的特點。該項技術(shù)的發(fā)展不再局限于某一項具體的自動控制功能的實現(xiàn)，而是趨向于將多方的煤礦自動控制需求進行融合從而研發(fā)出適應(yīng)于多種場合與需求的電氣自動控制技術(shù)。當(dāng)前投入使用的煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)其主要的技術(shù)分為硬件與軟件兩部分內(nèi)容，在其發(fā)展的過程中，隨著煤礦企業(yè)生產(chǎn)需求的不斷更新，煤礦的電氣自動控制技術(shù)也隨之不斷的更新發(fā)展。面對當(dāng)下信息化、技術(shù)化社會背景的影響，煤礦電氣自動化技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出智能化的趨勢，而就其技術(shù)的更新與發(fā)展來看，其發(fā)展的核心仍然是開采效率的提高，而其發(fā)展的目標(biāo)下，技術(shù)與人員的安全性以及技術(shù)應(yīng)用環(huán)境的改善也是其中的重要方向。

3 煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

電氣自動化控制技術(shù)可以應(yīng)用于煤礦企業(yè)的方方面面，從具體的應(yīng)用方向來看，主要可以歸納為以下幾種：

3.1 采煤運輸過程

在煤礦開采的歷史背景中，煤礦開采產(chǎn)量的提升集中在20世紀(jì)80年代，自此之后，采煤環(huán)境的變化與采煤效率的要求使得電氣自動控制系統(tǒng)在整個煤礦開采環(huán)境中開始投入使用，其具體的技術(shù)使用方向一般集中在根據(jù)煤層的厚度科學(xué)的選擇合適的開采方案，同時在煤礦開采的過程中實現(xiàn)對于采煤過程的實時監(jiān)督，在把握煤礦開采情況的基礎(chǔ)上通過電氣自動控制技術(shù)的使用有效提高煤礦開采的效率。當(dāng)下我國煤礦開采過程中常用的運輸設(shè)備為膠帶運輸，在該運輸技術(shù)的應(yīng)用中搭配以運輸監(jiān)控系統(tǒng)，從而在保障煤礦開采效率的同時大大提升了煤礦開采的安全性，使得我國煤礦開采事業(yè)在電氣自動化控制技術(shù)的推進中實現(xiàn)了快速的發(fā)展。

3.2 煤礦機電設(shè)備

煤礦行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程中煤礦機電設(shè)備的使用必不可少，而機電設(shè)備的使用，其運行效率的提升離不開電氣自動控制系統(tǒng)的配合。在機電設(shè)備中使用該項技術(shù)其主要的使用方向在于通過對于機電設(shè)備當(dāng)前使用效率的分析與使用現(xiàn)狀的考量，通過對其控制系統(tǒng)的改良與更新從而實現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的同時提高設(shè)備的應(yīng)用效率，發(fā)揮機電設(shè)備在煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的優(yōu)勢。通風(fēng)系統(tǒng)電氣自動化控制與機電設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用與改善有一定的相關(guān)性，通風(fēng)系統(tǒng)的電氣自動化控制在于在通風(fēng)的機電設(shè)備中融入可控制的軟件，并通過增值系統(tǒng)的增加使通風(fēng)系統(tǒng)具備自我控制，安全報警，主動記憶等多種的功能，以此來實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的多功能自動控制。

3.3 排水與供電系統(tǒng)

井下作業(yè)的煤礦開采環(huán)境，其排水的高效與環(huán)境的安全性同樣重要，煤礦排水系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)其主要的任務(wù)是提高煤礦企業(yè)排水系統(tǒng)的控制能力，其應(yīng)用首先是通過電氣自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)水泵工作狀態(tài)的自動調(diào)整，從而使井下排水系統(tǒng)達(dá)到無人操作，自動調(diào)整的狀態(tài)。其次該項技術(shù)的應(yīng)用也是為了實現(xiàn)排水系統(tǒng)的實時監(jiān)控，通過狀態(tài)的實時監(jiān)控實現(xiàn)預(yù)防工作的有效開展。最后該技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)的及時收集與傳送，結(jié)合數(shù)據(jù)分析工作的開展，推進排水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)工作。雖然供電系統(tǒng)未直接涉及到大范圍的機電設(shè)備，但其作為機電設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)和保障，電氣自動控制技術(shù)在供電系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要的意義。其應(yīng)用主要集中在對于供電系統(tǒng)的智能控制上。供電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)對于整個煤礦企業(yè)的正常經(jīng)營有著重要的作用，因此從實踐的角度來看，電氣自動化控制系統(tǒng)在供電系統(tǒng)的應(yīng)用中主要是集中在電量的智能化調(diào)整與施工現(xiàn)場的合理用電的控制上。

3.4 監(jiān)控系統(tǒng)

煤礦企業(yè)為了保障系統(tǒng)運行的安全，對于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建顯得尤為重視，同時其監(jiān)控系統(tǒng)除了基礎(chǔ)的外部環(huán)境監(jiān)測之外，煤礦企業(yè)一般會將監(jiān)測裝置與報警裝置同時安全，通過斷電儀、紅外線、噴霧等裝置的檢測監(jiān)控從而保證煤礦企業(yè)的安全運行需求。但是在監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建中，機電設(shè)備的維護與系統(tǒng)利用率是其發(fā)展較為不完善的部分，因此，對于監(jiān)控系統(tǒng)電氣自動化控制技術(shù)的推進工作來說，設(shè)備的改造與系統(tǒng)的完善是其工作的重點。

4 電氣自動化控制技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計

面向當(dāng)前電氣自動化控制技術(shù)在煤礦企業(yè)的多種應(yīng)用，其技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計則需要根據(jù)不同應(yīng)用場景的需求從硬件與軟件兩個方向開展技術(shù)的更新。

4.1 硬件優(yōu)化

硬件優(yōu)化的推進主要指的是電氣自動化控制技術(shù)的優(yōu)化過程中需要涉及到不同的硬件架構(gòu)，其硬件的差異則會直接影響到電氣自動控制技術(shù)的應(yīng)用效果，因此在該項目的優(yōu)化的過程中首先需要對系統(tǒng)輸入電路進行優(yōu)化，面對當(dāng)前煤礦企業(yè)井下開采作業(yè)系統(tǒng)供電的不穩(wěn)定性，在進行輸入電路的優(yōu)化過程中，其主要的目的是保障電路系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，因此在電路的部分需要通過電源凈化元件的安裝來實現(xiàn)電路的穩(wěn)定。該優(yōu)化的過程中隔離技術(shù)的應(yīng)用也是有效的電路穩(wěn)定手段，通過對于線圈屏蔽層的建設(shè)從而達(dá)到脈沖干擾降低的目的。而電路短路的問題則需要通過保險絲的加裝來實現(xiàn)輸入電路的優(yōu)化，降低使用過程中短路情況出現(xiàn)的可能性。其次在硬件優(yōu)化的過程中也要對于輸出電路進行優(yōu)化，面對當(dāng)前煤礦企業(yè)電路輸出的高頻動作，其設(shè)計優(yōu)化要對輸出的設(shè)備進行統(tǒng)一，以晶體管來替換之前的輸出設(shè)備，從而使其可以有效承擔(dān)電路系統(tǒng)高頻的輸出動作。對于水泵這類輸出頻率較低的使用場合，在輸出設(shè)備的選擇上可以根據(jù)其輸出頻率的變化而采用繼電器進行電路輸出，在簡化煤礦企業(yè)電路的同時以高抗干擾以及帶負(fù)載的能力適應(yīng)其輸出背景的要求。最后硬件的優(yōu)化過程中，電氣自動化控制系統(tǒng)必須考慮其系統(tǒng)的抗干擾能力，由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境的惡劣，電氣自動化控制系統(tǒng)容易被電磁脈沖所影響而造成系統(tǒng)失靈的問題，因此在抗干擾優(yōu)化的過程中要利用超隔離的變壓器進行系統(tǒng)抗干擾的布置，而對于金屬外殼的設(shè)施設(shè)備則要通過外殼接地的形式避免其中的干擾，同時在抗干擾的優(yōu)化方面要從較為整體的角度統(tǒng)籌的開展布線工作，通過合理的規(guī)劃提高電氣自動控制系統(tǒng)的抗干擾能力。

4.2 軟件優(yōu)化

電氣自動化控制系統(tǒng)中軟件是其正常運行的核心，因此在其軟件優(yōu)化的過程中首先要對軟件的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，不同的煤礦開采階段有不同的軟件需求，而為便于煤礦開采中的隨時調(diào)整，在開展軟件設(shè)計的過程中要通過目標(biāo)分解的形式利用模塊化的軟件設(shè)計形式實現(xiàn)軟件的實時調(diào)整。其次在軟件設(shè)計的過程，其程序的優(yōu)化要依托實際的電氣自動化控制需求進行調(diào)整，面對該技術(shù)的應(yīng)用的多種場合，其軟化的設(shè)計也要及時與軟件需求方進行溝通，在軟件的設(shè)計過程中通過統(tǒng)一編號，按需分配的形式使軟件開發(fā)的可靠性有所保證。

5 結(jié)束語

電氣自動控制技術(shù)在煤礦企業(yè)的應(yīng)用中有其存在的必要性，面對當(dāng)下煤礦企業(yè)的激烈競爭，該技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，提升其核心競爭力，因此面對當(dāng)下煤礦企業(yè)電氣自動控制技術(shù)多種應(yīng)用場景，其技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)從硬件與軟件兩方面入手以提升其技術(shù)的有效性。

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