关于煤矿电气自动化的控制系统创新设计研究

莫志刚

摘 要：在煤矿资源作为我国发展的重要支柱能源的背景下，对煤矿产业进行高效、安全的现代化生产已经是必须之举。煤矿电气自动化控制系统的引入，实现了提高煤炭利用率，促进循环经济发展的目的。该文主要进行煤矿电气自动化控制系统创新设计的研究，从而对煤矿企业提出更完善、有利的生产控制方式。

关键词：煤矿 现代化 电氣自动化 控制 高效

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0004-02

作为一种传统的、不可再生资源，煤矿的利用应该已经得到更加严格的管控，相较于传统的煤矿生产过程，现代化生产更加注重安全和高效，而这种追求高效率和高安全性的生产，一定依托有大量的数字量和模拟量的控制装置[1]，比如对于瓦斯含量进行计量、对通风状况进行监测、对矿井的水泵进行开合控制等工作内容。因此，在提高煤炭利用率、进行循环经济发展方面，政府管控下的煤矿企业通过多种渠道进行了电气自动化控制技术的引入。电气自动化控制系统，是在计算机技术不断发展的前提下，基于PLC技术[2]而创的数字化和自动化式的控制系统。PLC技术成为解决效率、安全问题，实现煤矿电气自动化控制的有效、便捷手段。煤矿电气自动化的控制系统，可以在恶劣的工作环境下正常工作，使煤矿开采流程简化的同时保证计算机对数字和程序的控制，实现煤矿高效率同时高安全性的生产。

对于煤矿电气自动化控制系统进行创新设计，旨在以更低的构建成本，来提高控制系统的运行可靠性和安全性，增强使用性能，进一步促进煤矿的生产、运输和存放等过程中的高智能化、自动化以及现代化。

1 煤矿电气自动化控制系统

煤炭作为传统能源，在我国有着很多的应用，是我国重要的资源，无论对日常生活或是工业生产都有着不能缺少的重要作用。电气自动化技术的应用，从本质来说，就是将资源的利用率最大化，即实现最高性价比。

电气自动化控制系统中的主要组成部分是单片机[3]，其组成的主要部分包括电源、断电设备、防水设备、通风机等。在系统组成中，选择单片机时需要与工作环境适应，且操作时应该非常谨慎，切实避免漏水等事故发生。单片机的主要工作原理是通过CPU信号的变化进行控制，在煤矿的工作条件下，安装单片机可以做到保护作用。具体来说，单片机会对电流变化进行感应，通过程序实现电流—电压信号的转换，同时进行信号的转换。数据进行转换式采集后，通过电脑显示，通过控制设备配置的基本参数，可以对采集的数据进行完整保存。单片机对于煤矿开采过程中实行的保护作用，主要是断电保护和通风。

2 煤矿电气自动化控制系统现状

无论是国际或者国内，煤矿业的自动化发展必然将成为未来发展的道路。无论在煤矿的建设还是发展中，自动化系统可以实现监控、诊断、维护等诸多内容，实现整体生产过程的自动化，是对工作效率的提高。目前，根据我国《煤矿自动化规划》要求，我国建设的新建矿井均为综合自动化网络平台主导生产管理。正在生产的主力矿井，均为自动化基础好的矿井，从设备集中控制向系统集中控制转变，对一些老矿井进行自动化改造，按照节能降耗的原则，进行逐步的改造。

目前，自动化控制技术被广泛应用在多个行业，其中煤矿、火电、核电、化工、石油等行业对自动化的应用已经较为成熟，并处在不断发展之中，结合现状，煤矿电气自动化控制系统创新后，未来的发展方向，则是将技术与成熟的产品、多年实际运行过程中的经验进行整合，对自动化控制提供更为完整、整体性的方案。

3 煤矿电气自动化控制系统创新设计研究

3.1 创新设备系统

煤矿的开采，现代化式应用自动控制系统，提高工作效率即意味着提高企业的竞争力。为了电气自动化控制利用更加高效，选用PIC设备之前，必须进行整体性系统状态和功能的评估。若只对煤矿开采中的瓦斯浓度进行监测，可以选择微型设备。但是矿井中，水位高低直接影响着水泵的工作状态，所以对PIC的选择上就必须选择大型设备。

在优化设备系统上，使设计要求水平更高并对矿井实施全方位实时监控，是未来的主要发展方向。实现这一内容，可以全方位对矿井下的情况并数据进行掌控。另一方面，在编程程序上，当前主要有三种，分别为手控编程、PIC编程和计算机编程。三者并没有绝对优劣，手动编程适合数据较少时使用，PIC编程适合大规模的采矿需求，但是范围有限制。计算机编程和PIC编程的结合，能提高效率但是耗资大，以上多种编程组合方式中，在煤矿电气自动化控制系统的创新时，应根据当时情况的需求，因地制宜，因时制宜，完成编程方式的选择。

3.2 创新系统软件

系统软件的优劣对于煤矿开采工作的顺利进行也至关重要，对系统软件进行创新，意味着对于不同变化条件可以进行更加细致的满足，即提高开采效率和开采质量。对这一目标的实现，需要通过进行系统内部软件的处理，处理得当则是完成这一目标的关键步骤之一。对系统内部软件的处理，应用直观的图表来展现组合装配，不仅是PIC系统应用过程中的关键步骤，同时也是技术上的难点。系统创新或优化的工作，应该从自身的规模进行，在了解煤矿开采工作实际需求的前提下，进行工作设计，选择软件的参数，并且进行合理搭配，使优化/创新之后的系统可以与煤矿的实际运行情况相匹配，然后在实际操作过程中，完成对工效和质量的提升。

3.3 创新系统硬件

系统硬件和系统软件可以互为参照，缺一不可，都是在电气自动化控制系统中属于重要部分。简单来说，系统硬件主要会涉及到输入及输出的设备。相应的，对系统硬件的优化也包括两个部分，对输入设备的优化和对输出设备的优化创新。其中，对输入设备的创新以PIC设备供电电压为基础，一般电压在85～240 V之间，考虑到煤矿的实际工作环境往往比较恶劣，所以需要对安装电源进行净化，过程需要特定的方法考量。电路的创新，通常选择滤波器和变压器，两者进行结合就可以对电压进行较好的控制。

输出设备的创新，则需要对指示标准和调试的装置进行选择，一般可以采用晶体管的输出方式，此种方法可以保证反应速度，同时对电流频率有益。

4 结语

煤炭资源在我国的发展过程中意义重大，并将持续作为重要资源为我国使用，不论是日常生活中，或者工业发展中，在这种背景下，对煤矿开采工作进行完善就十分有意义。对煤矿电气自动化控制系统进行创新研究，是对该自动控制系统性能进行提高的有益途径，只有创新系统的内部元件，并更新各部分的工作原理，才可以更好地发挥其控制作用，对煤矿开采效率的提高和功能的完善都有很大帮助。

煤矿产业对PIC电气自动化控制系统的应用，可以加速煤矿企业的自身发展，同时也可以使整个系统的运算和编程效率得到提升。如该文中讨论的结果，创新设计重点可以在创新系统内部构建，保证输入电路和输出电路的稳定，且创新系统软件和硬件，以电路的自身条件和运行的环境来结合确保电压的稳定和在正常值范围。在这种保障和发展条件下，煤矿产业将继续作为我国的重要资源支柱，良性、可持续地得到发展。

参考文献

[1] 张礼崇，郜祥，王焱，等.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势[J].技术与市场，2012（1）：127-128.

[2] 刘琴.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].中小企业管理与科技，2013（34）：159-160.

[3] 马珍.煤矿电气自动化控制系统创新设计[J].中小企业管理与科技，2014（25）：215-216.