神木煤业石窑店矿业有限责任公司 陕西 神木 719316
摘要：通过对煤矿开采过程的电气自动化控制，可以极大地简化煤矿开采流程．并且对大量的数字和程序实现计算机控制．在提高工作效率的同时也增强计算的精确性。同时。对于瓦斯、通风状况等项目的电气化控制可以确保系统的安全性和稳定性，是一种优化的方案措施。本文对煤矿电气自动化控制系统的优化设计进行了探讨。
关键词：煤矿；电气自动化；控制系统；优化设计
随着社会经济的发展和科技的进步，在煤矿工业中，电气自动化控制系统应用也会越来越广泛。电气自动化控制系统的应用，一方面提高了煤矿企业的工作效率，另一方面也有助于煤矿企业的生产管理。煤矿电气自动化控制系统的优化对于煤矿工业的发展有着重要作用和意义。
1 煤矿电气自动化控制系统的使用现状
随着经济及科技的不断发展，煤矿电气自动化系统逐步实现了实时监控、诊断以及运维等一系列功能，大大提升了整个煤矿工作平台的自动化控制水平，降低了工作人员的工作压力，提升了开采效率。依据《煤矿自动化规划》的具体要求，当前新建设的煤矿都需要建立健全相应的综合自动化网络平台，对整个设备进行集中控制。而在对老旧矿井进行改造的过程中，可以遵循先子系统后综合系统的原则，对部分效率低、耗能大、可靠性低、运维困难的子系统进行优先改造，从而逐步实现整个系统安全性的提升，达到节能和高效的目的。
就目前而言，国内的自动化技术已经在各个行业得以普及使用，尤其是电力、石油、化工以及煤矿能行业已经得到了广泛发展，其为整个煤炭行业的发展提供了一套整体的具有较高信息化水平的解决方案。
2 煤矿电气自动化控制系统的优化设计
2.1化煤矿自动化控制系统中机械设备的选型
2.1.1对本身系统设备规模进行分析
(1)不同的PLC设备适用于不同规模的设备。在对PLC设备的选型之前，首先需要对系统自身的规模进行分析，这样在选择PLC设备时，就可以缩小范围。
(2)分析本身系统需要达到的控制监督指标。如果只是需要对井下的某一项物质的指标进行检测时(瓦斯浓度)，只需要使用微型的PLC设备。如果需要根据检测到的指标来进行相应的动作，来对被测量者进行调整，进行负反馈的控制时，就需要选择中等的PLC设备。比如在水泵机房内，需要的是一个闭环的控制系统，需要根据实时的监控情况与所需要的水位进行对比，确定其水泵的工作状态。还有一种情况是使用大型的PLC产品的，就是需要对井下的工作人员的生命体态也就是工人的安全进行实时监督时，小、中型的PLC设备是完全达不到所要达到的监督控制目标的。补充说明一点，就是对煤矿企业控制过程中一般涉及到智能，或者是通信需求的，都需要大型的PLC设备。
2.1.2 I/0点种类的明确
在电气自动控制系统的应用中，I/0点数量的统计是进行电气自动化控制的必要条件。在统计的过程中，需要根据实际情况来进行：(1)类别上的划分；(2)在统计过程中列出清单。为了不造成使用资源的不足和浪费，需要了解系统的控制容量，要根据实际情况合理的安排。
为了能够保证选型合理，准确的确定输出端的输出方式，首先必须要对矿井下的实际情况进行分析。一般情况下，采用的输出方式包括晶体管输出和继电器输出。
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2.1.3对编程工具的选择
煤矿电气自动化控制的编程工具，主要包括手持编程器、图形编程器、PLC与计算机结合的编程器，不同的编程器适用于不同的系统规模。在进行编程器的选择时，要对系统的规模进行分析。这样做可以使控制效果好，控制效率提高。
2.2煤矿电气自动化控制系统在硬件模块上进行优化设计
2.2.1 输入电路优化设计思路分析
对输入电路设计优化应从以下几个方面考虑：首先是煤矿电气自动化控制系统的PLC 端电压取值范围。就目前数据而言，采用交流电，电源幅度可拓展区间较宽。但煤矿企业复杂的生产管理环境使得煤矿电气自动化控制系统在运行时所处的环境异常复杂和恶劣，极易受到其他因素的干扰。另外，我国供电系统自身运行是不稳定因素也促使我们对煤矿自动化控制系统加装净化电源设备以实现对输入电路的优化。
2.2.2 输出电路优化设计思路分析
煤矿自动化控制系统的运行实在电路的控制下才能实现的。因此，要在功能上实现和达到煤矿企业生产运行系统的目标就不能不考虑对其整个输出电路进行优化设计。具体做法如下：首先为确保各类装置包括指示、标志、调速等装置能适应系统的高频性运行和响应速度达到功能需求应优化晶管体构件，还可通过继电器完成输出。同时，继电器的使用还可以保障电路运行的稳定性。其次控制系统的芯片遭到破坏也是自动化控制系统常出现的一个问题，主要是因为浪涌电流的产生造成的。要解决这一问题可以把二极管接续在电路盘上来控制。
2.2.3 抗干扰优化设计思路分析
煤炭行业生产环境的特殊性，决定了煤矿电气自动化控制系统要实现有效运行必须考虑外界因素造成的干扰。因而，如何有效实现系统的抗干扰性就成了另一个需要我们思考的问题。如何防止对芯片对干扰，首先我们一般会通过电容手段将隔离变压器装置的中性点实现接地以此对外界的干扰进行控制。其次，通过对控制系统配备金属外壳并可靠接地，达到屏蔽电磁的目的。第三，可通过强、弱电分开间隔走线，使用双绞线屏蔽电缆等合理优化布线方案。
2.3煤矿的电气自动化管理控制系统在软件方面的优化设计
2.3.1对自动化控制系统的程序结构予以优化设计
在实现煤矿电气自动化控制系统程序优化设计的过程当中，决定优化设计质量的核心在于：实现对I/0 接口分配的优化。在此过程当中，要求充分结合煤矿企业生产现场的实际运行点，尽可能的实现对整个煤矿电气自动化控制系统所对应I/0 信号的集中编制，并按需进行分配，这一方案对于提高整个煤矿电气自动化控制系统的维修工作效率而言意义重大。在此基础之上，煤矿电气自动化控制系统内部所对应的计数器以及定时器也应当纳入集中编号的范畴当中。在地址分配完成后，还需要对I/0分配表、内部继电器所对应的分配情况进行详细列示。同时，为了显著改善整个煤矿电气自动化控制系统在运行期间的工作效率，还应当关注对PLC控制程序的设计优化。本环节中主要的优化思路为：尽量简化PLC控制程序所对应的逻辑设计结构，减少内存占用量，合理控制扫描时间。
2.3.2对自动化控制系统的程序过程予以优化设计
煤矿电气自动化控制系统优化设计的重点和难点在于对I/0 接口进行优化和分配，尽可能把与自动化控制系统相对应的I/0 信号进行集中编写，并结合实际需要予以科学分配，通过对电气自动化控制系统的编制和优化来有效提升整个系统的工作质量和工作效率。与此同时，还需要对煤矿电气自动化控制系统的计数器和定时器予以集中编号，此外，在地址分配完成之后，应对内部继电器以及I/0分配表的对应情况予以一一列举，并对PLC 控制程序的优化予以高度重视。具体来说，PLC 控制程度的优化策略主要分为以下几个步骤：①对PLC控制程序所对应的逻辑设计结构予以有效简化，从而达到明显降低内存占用量的目的；②合理把控扫描时间；③对PLC芯片所对应的各种触电予以循环利用。
结束语
总之，对煤矿自动化控制系统进行优化设计不仅可以提高整个系统的工作效率，还可以有效降低成本。煤矿电气自动化控制系统只有加快自身的发展，对系统工作效率进行不断的发展和创新，才能保证对电气自动化的监控力度。
参考文献：
[1]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. 2016(10).
[2]许泽.煤矿电气自动化控制系统的优化设计思路[J]. 现代制造技术与装备. 2016(04).
[3]林佳峰，陆逞赢.电气自动化工程控制系统的现状以及其发展趋势[J]. 数码世界. 2018(07).
论文作者:刘裕霞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/27
标签：煤矿论文; 控制系统论文; 电气自动化论文; 优化设计论文; 系统论文; 设备论文; 分配论文; 《防护工程》2018年第28期论文;