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煤矿企业中电气自动化控制系统的应用研究论文
随着社会经济的快速发展，现代化的煤矿生产一直追求着更高的效率与安全性，这就需要大量的数字化数据与相应的控制装置。例如：矿井水泵的开合控制、针对通风状态的测量以及针对瓦斯含量的检测等。由于以PLC为基础的嵌入式系统可良好地适应多种严酷的作业条件要求，当前该技术已经成为电气控制系统实现自动化运行的重要方法，具有显着的高效性与便捷性。为了减少煤矿电气自动化控制系统的建设成本，加强控制系统的稳定性及实现更多功能，在建设煤矿电气自动化控制系统时，如何科学地进行优化设计应当是一个十分重要的问题。
1 煤矿电气自动化控制系统中的设备选型的优化。
目前市场中的PLC产品的种类与数量都非常多，按厂商进行分类，有西门子、欧姆龙、LG及三菱、研华、富士、松下、研祥、通用电气、合力时等等。设备品牌、型号的差别对系统优化设计方案的制定具有直接影响。因此，在实际工作中进行设备选型时应从以下几方面进行考虑：
1.1 以系统规模为依据选择设备。控制系统自身的规模直接受煤矿生产实际情况的影响，进而决定了系统设计的规模及优化过程中所选择的PLC设备。以西门子设备为例，若仅仅需要针对瓦斯含量进行检测与控制，可选择西门子S7-100等小型PLC.当系统控制内容需要对矿井水位情况进行监测，并将其作为水泵机房运行依据，应选择中等规模且具有闭环控制、复杂逻辑控制的PLC系统，所以应当选择西门子S7-300等PLC.当控制系统需要实现对井下作业人员的工作及安全、瓦斯浓度等指标进行监控，就应当选择则具备数据通信、智能检测以及控制的大型PLC系统，此时可选择西门子S7-400型号。
1.2 I/O点设置数量及选择类型的确定。以控制系统运行过程中所要实现的具体功能及控制对象的实际情况为依据，对设备的输入、输出点的设置数量及类型进行选择。对系统软、硬件余量进行确定时应以系统控制的总体容量为依据，确保容量充分利用且坚持节约原则。此外，控制系统中电气设备类型的选择及其输出功率、频率的确定应以煤矿作业中供电实际需求为参考，输出端包括继电器、晶体管以及品闸管等。
1.3 合理、科学编程工具的确定。当前应用范围较广的控制系统中，通常以手持编程器、PLC软件包以及图形编程器作为主要的编程工具。其中手持编程器较多针对于微型、小规模的PLC编程，且运行效率有限；利用图形编程器进行编程时通常采取梯形图，主要用于中型PLC编程。计算机加PLC软件包编程一般用于大型PLC系统编程，其效率最高。然而这种方式的成本较高，且不利于现场调试。因此，为了加强煤矿电气自动化控制系统的运行效率，应以控制系统实际情况为导向合理、科学地选择编程工具。
2 煤矿电气自动化控制系统中整体构架的优化。
2.1 硬件方面。
2.1.1 输入电路的优化设计。在针对输入电路进行设计优化时，虽然PLC的供电电源通常具有宽幅适用性，处于AC85V~240V.然而，由于井下作业环境及条件较为艰苦且会对电气供电系统的可靠性、稳定性造成不利影响。通过将电源净化元件（电源滤波器、隔离变压器等）设置在输入电路中可以发挥抗干扰的作用，且对保障控制系统的整体稳定性、可靠性及安全性具有很大作用。利用具有双隔离技术的隔离变压器，可以实现利用初级电气中性点让电路变压器初级、次级线圈屏蔽层接地，进而实现降低电流脉冲干扰的目的。此外，以DC 24V作为PLC的输入电源并按照其容量调整负载，并进行全面的防短路操作。这样有助于加强煤矿整体的电气自动化控制系统的稳定性。
2.1.2 输出电路的优化设计。在针对输出电路进行设计优化时，应当按照煤矿生产的具体要求需求，针对各类调速装置等电路进行优化。由于晶体管具有高频高效的优势，能够有效加快响应速度，因此，应将其作为主要考虑对象。如，电气系统在对水泵机房进行控制时，要求PLC系统应达到>6次/分钟的输出效率，因此继电器更加适合，不仅可保证简化电路，同时也具备较强的抗干扰及负载能力。当电路切断时，电路中浪涌电流可能会对PLC输出带电磁线圈等造成影响，从而导致其芯片被损坏。因此，应以续流二极管并接电路盘的方式实现吸收浪涌电流、保护芯片的作用。
2.2 软件方面。
2.2.1 优化结构。优化系统软件结构的过程中主要包括模块化、程序化两种优化方式。煤矿作业实际情况直接影响着软件程序的'调整与设计，因此，模块化方式更加有助于后期进行功能拓展。首先需要把控制系统的控制目标划分为有着不同子任务的模块，再分别进行调试，最后组合形成完整的系统。模块化的结构设计，可更加便捷地进行后期修改。
2.2.2 优化程序。优化程序的重点在于优化I/O的分配。应坚持“按需分配”的基本原则并结合控制系统的要求，以集中化形式对输入、输出信号进行编制，达到优化系统及提高运行效率的目的。同时，应统一对系统中的定时器、计数器进行编号，以加强控制系统的稳定性。在系统程序中大量使用的中间标志位与内部继电器也需要统一编号后在分配地址，然后需要列出I/O分配表、中间标志位以及内部继电器分配表。
结语。
社会经济发展速度的不断加快以及现代高新技术的不断开发，电子技术、信息技术及通信技术等在诸多领域中发挥着重要作用。煤矿电气控制系统中也开始引用自动化技术及设备，通过从系统设备、构架等方面进行优化设计，从而实现提高生产安全性、效率、管理质量及经济效益的目的。然而，煤矿电气自动化控制系统的建设途径多种多样，各种方式的建设成本与工作效率却存在着一定的差异，为开展科学、有效的优化设计工作，应当进行反复的设计与实践。
参考文献。
[1] 刘丽 . 煤矿电气自动化控制系统的优化设计 [J]. 煤炭技术，,32（08）：93-95.
[2] 马燕庆 . 煤矿电气自动化控制系统创新设计 [J]. 技术与市场，,12（04）：37-38.
1.1电路优化设计
1.1.1输入电路的优化设计方法煤矿供电系统受复杂生产环境的影响在运行中存在着不稳定性，为了保证电气自动化控制系统安全运行，应在输入电路部分安装电源净化元件，避免因电气自动化控制系统出现故障而影响煤矿生产运行的稳定性。在输入电路设计中，可将电气自动化系统的输入电源控制在24V，对电路载荷进行适当调节，保护系统的稳定运行，避免短路问题发生。由于PLC芯片在电路短路的情况下易受到损坏，导致系统运行故障，所以需优化设计输入电路，消除短路的影响。
1.1.2输出电路的优化设计方法电气自动化控制系统的输出电路优化要以满足煤矿生产运行为前提进行优化，保证各类型设备装置能够适应系统的高频性动作，如指示设备、调速设备等，使设备的响应速度不受影响，符合生产运行对各类设备的功能要求。如，在水泵机房的电气自动化控制系统设计中，系统输出频率为每分钟6次，可利用继电器对输出电路进行优化设计，以达到提高输出电路抗干扰性能、简化电路构成的良好设计效果。但与此同时必须注意的是，如果电气自动化控制系统输出感性负载，一旦系统面临断电情况，就会使系统产生浪涌电流，对系统芯片造成损坏，严重时会直接损毁芯片，造成系统运行故障。所以，在优化设计电气自动化控制系统的输出电路时，要有效控制浪涌的产生，保护芯片安全完整。为满足这一要求，可在电气自动化控制系统的输出电路盘上连接二极管，让二极管吸收系统产生的涌浪电流，避免涌浪电流冲击芯片。如果系统输出频率在每分钟7-10次之间，也可利用继电器优化输出电路设计，最好选择固态继电器以保证输出电路运行的稳煤矿电气自动化控制系统设计及优化文/苏永生煤矿电气自动化系统主要是有硬件和软件两个部分组成，在对系统进行设计的过程中，为提升系统的性能及其运行稳定性，可从硬件和软件两个方面着手，对系统进行优化设计。基于此点，本文首先对煤矿电气自动化系统的硬件优化设计进行分析，随后对煤矿电气自动化控制系统软件的优化设计进行论述。摘要定性，增强水泵房开合动作控制的灵活性。
1.2抗干扰优化设计
煤矿电气自动化控制系统需在恶劣的环境下运行，强烈的脉冲会干扰系统芯片的正常工作，所以必须采取有效的抗干扰设计：在系统外部罩上金属工作柜，将外壳与地面连接，以屏蔽电子脉冲的影响；分布电容是造成电网高频干扰的主要原因，所以在系统设计时应充分考虑电网高频的特点，优化电路设计，安装隔离变压器，并将中性点经电容连接于地面，以达到屏蔽脉冲的效果，满足煤矿企业生产运行的需求；结合电气自动化控制系统优化布线方案，用双绞线对信号传输线进行模拟，对电缆的电磁干扰进行屏蔽。尽量分开电动力线路与弱电信号线，使两者保持一定距离；优化输出电路设计，对电气自动化控制系统的输出电路进行调整，使其能够吸收系统运行中产生的浪涌电流，避免涌浪电流对系统造成干扰；优化输入电路设计，在保证电气自动化控制系统正常运行的情况下，结合PLC供电电源的电压取值范围优化电气自动化控制系统。一般情况下，煤矿企业的PLC供电电压在85V-240V之间，其允许值变动幅度较大。通过调整电路设计，能够在满足PLC供电电压要求的前提下消除系统干扰。
对于煤矿电子自动化控制系统而言，硬件是主体，而软件则是核心，是所有功能得以实现的关键之所在，因此必须对软件设计进行优化，从而确保系统的功能和作用得以最大限度地发挥。在进行系统软件优化设计时，可将程序的结构及过程重点。
2.1程序结构优化设计方法
在对系统的软件程序结构进行优化设计时，应当以煤矿企业的生产实际作为立足点，换言之，要保证软件程序的结构符合企业生产需要，同时，还要确保程序能够按照生产任务的变化进行调整和拓展。为使系统的软件程序能够及时进行更新，可以采取模块化的结构，对系统软件程序进行优化设计。模块化是目前较为流行的一种软件设计方法，它将软件划分为若干个模块，不同的`模块负责不同的功能，鉴于此，运用模块化设计时，可结合煤矿井下生产作业现场的实际情况，将与系统对应的控制目标细分为多个模块，在所有子模块全部完成之后，可利用模块拼装的方法，组成系统的软件程序。在对自动化控制系统的软件进行模块化设计后，可使系统的调整变得敢更加方便和快捷，由此可以使系统与煤矿生产的契合度得到显著提升。
2.2程序过程优化
对系统软件程序进行优化设计时，可将优化的重点放在I/O接口的分配上，因此，应当按照煤矿井下生产作业现场的实际运行情况，设计与系统对应的I/O信号，并保证信号能够根据具体需要进行合理分配。通过这种方法对软件程序进行优化设计之后，能够使系统的维修工作效率获得大幅度提升。不仅如此，在集中编号当中，还涵盖了定时器与计数器，这使系统的软件运行过程变得更加稳定。
2.3软件调试
当软件优化设计完成后，可采用先分块后组合、先单步后连续的方式对软件进行调试，其中逐块调节时，可以使用单步调节的方法，并对各个寄存器及存储器的运行状态进行观察，以此来判断其是否达到相关的使用要求，如果软件程序并未达到要求，那么应当找出错误的原因，对程序进行更正；每完成1个模块，便可与上个模块组合到一起，在基础上进行全面调节，看是否能够达到预期中的设计要求。
3结论
综上所述，电气自动化控制系统是煤矿较为重要的系统之一，在确保井下生产作业安全性方面具有不可替代的作用。系统的设计合理与否，直接关系其自身功能的发挥。为此，在对设计人员在对系统进行设计的过程中，应当从硬件和软件两个方面，对系统进行优化设计，以此来提升系统的整体性能。
参考文献
[1]郭毅鹏.煤矿电气自动化控制系统应用优化分析[J].资源信息与工程,(04):85-87.
[2]牛万春.煤矿电气自动化控制系统关键技术创新设计与应用[J].机械管理开发,2018(05):142-144.
[3]高恒,李珂.煤矿电气自动化控制系统优化设计研究[J].技术与市场,(10):95-97.
[4]王庆海.煤矿电气自动化控制系统的优化设计[J].自动化应用,2016(12):104-106.
电气自动化控制系统应用在煤矿生产的过程中首先需要注意的点就是对于监测系统整体的控制和监测，确保不会在运行过程中出现供电风险，进而导致效率的降低，具体则应当是对于供电系统的经济运行方面加以精确的监控检测，按照煤矿的具体施工情况来对不同模块的电能分配进行细致处理，确保不大量出现电力浪费等。电气自动化过程控制系统可以有效监测煤矿机械运行问题，在杜绝安全事故的同时结合电气控制效果来改善煤矿作业过程中机械运行的情况。优化过程包括软件优化，硬件优化和设备选型的优化过程，见图1。煤矿生产过程中电气自动化控制进行优化的两个主要措施是软件优化和硬件优化，其中软件通常是基于操作系统的一些技术方式来进行调整(如采用DCS控系统，实现全矿全网集中控制)，在煤矿电气自动化控制系统当中引用PLC技术来提高软件优化过程，这也对软件优化过程提出了更大的要求。软件优化过程又主要是包括了结构优化和程序优化两个方面。
1．1软件结构优化
软件结构是煤矿电气自动化控制系统框架的主要构成模块，同时软件结构设计的过程首先需要满足煤矿生产过程的要求，因而应当根据工作时环境等实际情况来设计软件结构。软件结构的优化关键在于模块设计，通过模块设计来拓宽软件结构的功能，同时在施工过程中还可以根据煤矿开采的情况随时对软件进行优化，以满足生产要求。软件结构优化的过程可以分为几种类型，首先可以根据煤矿开采的实时情况来将煤矿电气自动化控制系统的软件结构划分为几个功能性的模块，然后对于不同的模块结合实际提出目标，保证模块改进时保持标准结构的同时，采取拓扑方式设置多种情况下的子任务结构模块来促成软件的多样性和普遍适用性。其次，煤矿电气自动化控制系统中的控制程序主动调整运行结构，在确保软件结构的完整性的前提下优化软件，这样可以保证软件结构不会出现漏洞。最后，在已给出任务的条件下，结合任务进行软件结构的调整，以确保软件和煤矿作业的同步性。
1．2软件程序优化
这里软件程序是自动化控制过程中系统所含有的程序。在软件程序优化的过程中要结合设备的更新换代将新增设备及工艺指标引入系统，最重要的就是对于I/O的重新分派，在优化软件程序的过程中，重新编制I/O来满足生产工艺要求，I/O的优化程度可以直接决定软件程序运行的效率，该种方法可以避免程序中出现重复序列，确保了电气自动化控制系统的安全。除此之外软件程序优化的过程中也要考虑到PLC的结合。
在煤矿电气自动化控制系统应用优化、分析优化过程中，硬件优化直接影响电气控制过程的稳定性。煤矿电气自动化控制系统应用优化分析的过程能够在一定程度上消除电气控制在煤矿施工过程中运行的误差，体现安全控制的原则。
2．1防干扰设计
硬件防干扰设计是基于外界环境影响进行的抗干扰设置，电气自动化控制系统中硬件设施的抗干扰通常包括硬件布线以及抗干扰线路的设置，通常是在线路外部增设屏蔽电缆，消除电气硬件线路之间的干扰，以提高电气硬件线路运行的效率。除此之外就是进行隔离设置，利用变压器隔离设计来减少干扰，利用中性点接地来确保变压器运行的环境。最后则是设计电磁屏蔽来解决电磁干扰。
2．2输入电路
考虑煤矿井下电气自动化控制系统工作的特殊性，优化设计时应控制电气电路输入的方式，降低能耗。煤矿作业能耗较大，应提高电路供应水平。很多企业在线路上添加净化原件来降低脉冲干扰提高供电质量。煤矿输入电源在通常情况下都能够达到容量负载的标准值，在这一过程中应当注意防止电路因为短路而遭到破坏。
2．3输出电路
输出电路设计优化应根据实际情况的指标来进行。若煤矿作业过程中没有有效地控制输出电路，则很容易产生负载不均衡的情况，影响到电能输出效率，甚至给设备带来一系列破坏，所以电气输出电路的设计过程中通常会接入二极管。输出电路虽然高效率运行，但容易发生电荷负载或者电磁干扰，应当在输出电路中安装一定数量的二极管来保证安全生产。
3系统设备选型
电气自动化是设备的选型就直接影响控制控制系统的`优化效率。
3．1优化PLC设备
PLC在电气自动化控制系统占主要地位，因而对于PLC设备进行优化可以起到事半功倍的效果。现在市场上的PLC设备多种多样，企业要对于PLC设备进行全面优化就应当选择高性能且全面契合施工要求的PLC设备。通常企业在电气自动化控制系统当中选择的是规格等都居于中等的PLC设备来确保电气系统自动化控制，这样的选择可以在有效监督系统电气运行过程的同时来降低设备优化所需要的成本，节省资源。体积规格处于中等层次的PLC设备一般都能够满足煤矿施工过程中自动化控制的要求标准，与此同时采用中等PLC设备可降低采购成本，进而体现出PLC设备优化过程的意义所在。
3．2优化I/O设备
I/O设备进行优化可显著提高电气自动化控制系统的功能，提供一套科学有效的标准电气控制的模式。I/O点在设备优化过程中占据最为关键的地位，因而首先要对I/O点进行统计，然后据此优化设备，进而提供进一步优化的基础。
4结语
电气自动化控制系统在煤矿运营的过程中占据了核心地位，促进了现代煤矿工业的发展。煤矿运营的过程中电气自动化控制系统优化占据重要地位，保障电气自动化控制系统发展的成熟和多样化确保电气自动化控制的过程，增加电气自动化控制系统在煤矿生产过程中的应用，将使煤矿运营过程效益提高。
参考文献:
［1］王玉英，王文魁．单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究［J］．电脑知识与技术，(7):8055－8057．
［2］李明．单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究［J］．煤炭技术，(8):159－160．
［3］卜桂鑫．试论单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用［J］．电子制作，2013(13):213．
［4］苏正友．煤矿电气自动化控制系统的优化设计分析［J］．机电一体化，(4):109．
［5］房付玉．电气自动化技术在煤矿生产中的应用［J］．产业与科技论坛，2011(23):242－243．
摘要：:煤矿企业在实际生产、监控、操作的过程中主要采用电气自动化控制。一套优良的电气自动化控制系统对于保证企业稳定、高效的生产运行起着至关重要的作用，同时电气化控制生产的过程，可以给煤矿生产提供足够的安全保证。文章从电气自动化控制系统的控制方式入手来介绍电气自动化控制在软件硬件方面优化的具体方法，引出对于设备的选型原则。
关键词：:煤矿;电气自动化;优化分析
电气自动化控制的技术在煤矿安全生产过程中操控着生产过程的每一个环节，所以要对电气系统进行升级首先就应当对电气化自动控制方法进行升级，同时对于采煤过程中的各个环节进行进一步的效率化控制以及规范处理。为保证采煤系统在工作过程中系统运行的效率和可靠性就要对于井上下供配电系统、通风系统、瓦斯检测系统、综采系统、机运系统以及排水系统等关键点进行重点把握，确保全矿井的安全生产。
摘要：煤矿电气自动化系统主要是有硬件和软件两个部分组成，在对系统进行设计的过程中，为提升系统的性能及其运行稳定性，可从硬件和软件两个方面着手，对系统进行优化设计。基于此点，本文首先对煤矿电气自动化系统的硬件优化设计进行分析，随后对煤矿电气自动化控制系统软件的优化设计进行论述。
【关键词】煤矿；电气自动化；系统优化设计
1我国煤矿自动化控制现状
全社会的信息化发展已经成了主趋势,而自动化技术也逐渐向网络化、智能化发展,自二十世纪以来,我国煤矿自动化技术的发展十分迅速,但是较之于国外发达国家来说,我们需要赶追的距离还是很大,在应用过程中需要改进和提高的地方还有很多。
2.1在漏电保护中的应用
单片机能够使得煤矿开采过程中的漏电现象减少,所以为了使得煤矿井下的施工全得到保证,关键因素就在于低压漏电保护。传统的漏电保护措施以分立元件为主,难以满足现代科技下的开采需求。而单片机系统的应用就解决了这个问题。单片机系统的智能化水平较高、检测结果准确,不仅具有较高的安全可靠性,并且其响应时间短,同时还能对漏电影响下的停电范围进行控制。例如,在煤矿开采过程中一旦发生漏电事故,在第一时间互感器将进行反应将电流转化成电信号,放大器对该信号进行放大并传输至单片机端口,单片机在检测电信号后,系统将收集的电网频率发送至单片机。这样就完成了漏电检测。
2.2在风机节能中的应用
在日常的煤矿作业中,风机的位置是十分重要、不可或缺的。风机的作用是为井下工作提供空气,且要满足井下对风速、风压的标准要求。在煤矿生产的各个节点上,主要是使用可调速系统对恒速系统进行替代。调速方式可以是串级式调速或变频调试。在电路控制中,通过使用软件代替硬件的方法使得其复杂程度降低,并增强了整个系统的可控性,并且有效的降低了成本。
2.3在矿井提升机自动化控制中的应用
煤炭开采作业大部分是使用交流电动机拖动,使用交流电拖动能够使开采设备的工作更灵活以及能够提高开采效率。但是交流电不仅消耗了大量的电能,同时由于交流电的简单化布置还可能带来很多安全问题,并且一旦出现了交流电应用设置上的失误,很可能会对整个设备造成损害。单片机技术的使用很好的避免了这种情况的出现。单片机技术能够对交流电进行很好的控制,并能减弱电流电压,使得电流以及电压都在合理科学的范围内,这样一来不仅保证了煤矿作业的'工作效率,同时也使得煤矿作业的安全性得到了保证。
2.4在滚筒采煤机调高系统中的应用
采煤机需要在工作过程中对开采高度不断进行调整,从而满足煤层分布不均匀以及厚度不一致的需要。传统的采煤机缺少要求的灵活性,而应用单片机改造后的滚动采煤机就不必受这个问题的困扰了。
2.5在排水自动化中的应用
对于矿井安全以及生产来说,除了通风系统,排水系统也是其重要保障,在矿井下设置自动化分站,系统就可以对排水进行自动化管理了。在排水系统中应用单片机,能够对水仓水位、电网的负荷等信息进行系统地管理以及处理。一旦电机出现故障,备用泵能自动启动,利用PLC能够对盘区的排水泵进行远程启动、停止、复位和测试等操作,并监控,使排水工作顺利进行。
2.6在采煤自动化中的应用
单片机应用于煤矿电气自动化控制技术中,使得煤矿调度中心和采煤现场之间的交流更加方便,并且能够将煤现场的相关数据信息即使向煤矿调度中心传递,实现了对现场的远程控制和管理。通过盘区设置的工作面集控系统,能够对刮板机、破碎机以及转载机的自动顺序进行起停控制,同时还能实现语音通信、故障报警以及紧急停止等重要功能"另外将单片机应用在智能电表中,能够对采煤用电量按照规划进行实时控制,减少用电浪费,为企业节省用电成本。
3结语
煤炭经济对于中国经济的发展是非常重要的,提高煤炭生产效率及质量对于经济发展是非常有利的。单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用使得我国的整个煤矿生产机械科技化水平前进了一大步,单片机的应用使得煤矿生产机电设备自身安全性及自动化科技水准得以提升,整个煤矿企业发展也呈现出高效、优良的趋势!
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