煤矿电气自动化控制系统设计及优化

2019-01-12寇茹娜

魅力中国 2019年4期

寇茹娜

（平顶山天安煤业股份有限公司五矿，河南平顶山 467000）

煤矿是我国经济结构中的重要组成内容，煤炭企业发展与我国众多领域的发展有着非常紧密的联系，是社会经济发展的能源保障。社会对于煤炭企业的发展也非常的关注，对于煤炭能源的需求量也在不断上涨。煤炭生产企业利用自动化控制系统，不仅可以促进煤炭生产效率和质量的提升，还能保障煤炭生产的安全性，缩减煤炭能源生产的成本投入，提升煤炭企业的经济效益。只有不断的对煤矿电气自动化系统进行优化，才能为煤炭企业发展输入源源不断的动力。

一、煤矿电气自动化控制系统概述

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，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。

二、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、診断、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。

三、煤矿电气自动化控制系统优化设计研究

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。

（一）设备系统优化

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。

（二）优化系统软件

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。

（三）优化系统硬件

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85～240V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。