(山东省济宁市兖矿集团济宁二号煤矿 山东济宁 272072)
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。
关键词：煤矿；电气自动化；系统优化设计
引言：
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。
1.煤矿电气自动化系统的软件优化设计
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。
图1煤矿生产电气自动化过程
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。
1.1 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。
1.2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。
1.3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【1】。
2.煤矿电气自动化系统的软件优化设计
2.1电路优化设计
2.1.1 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。
2.1.2 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定性，增强水泵房开合动作控制的灵活性。
2.2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【2】。
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]闫阳,郭鹏飞. 浅析煤矿生产中电气自动化的应用[J]. 黑龙江科技信息,2017(01):115.
[2]王华芳. 煤矿电气自动化控制系统研究[J]. 能源与节能,2017(04):180-181.
论文作者:宋付勇1,马祥翔2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：系统论文; 煤矿论文; 控制系统论文; 电气自动化论文; 优化设计论文; 软件论文; 电路论文; 《电力设备》2018年第30期论文;