井下电气自动化控制系统优化探讨

刘德政

摘 要：矿山开采是我国经济体系的重要组成部分，面对不断更新的技术设备，以及条件差异的地质环境，想要利用电气自动化控制系统对整个井下生产过程进行可靠性控制，前期必须要解决系统存在的不足。以自动化控制技术支持，对设备的运行状态进行实时监管，将各类故障扼杀在萌芽状态，为矿山生产的高效性与安全性提供保障。

关键词：井下管理；电气自动化；控制系统

井下作业环境特殊，对作业安全以及作业效率要求都十分严格。在高新技术的支持下，井下开采设备和技术工艺不断更新，已经实现了自动化生产，可以实现高效率生产。并且在自动化控制系统的支持下，能够对设备、人员和工艺流程进行集中化管理，实时掌握生产信息，通过动态管理来避免各类问题的产生。为更大程度上发挥出自动化控制系统的功能性，还需要结合实际生产需求，对目前存在的问题与不足进行调整优化，完全适合行业发展需求。

一、电气自动化控制系统功能

1.设备运行状态监管

以钨矿为例，在进行井下开采作业时，可利用的空间十分有限，且机械设备要长时间保持生产运行状态，一旦出现故障，将会对整个生产线造成影响，甚至会遗留下部分安全隐患。可以說可靠性是矿产设备运行的核心要素，以自动化控制技术为支持，通过电气自动化控制系统对设备运行状态做动态监管，实现全面控制，避免矿山设备产生故障，为钨矿正常开采作业提供可靠支持。并且，电气自动化系统与通讯和运程等技术相结合，及时将设备运行信息传输送给矿山开采调度中心，便于做好全程进度的控制规划，在保证井下作业安全的同时，提高作业效率[1]。

2.井下作业安全管理

通过电气自动化控制系统可以对矿山生产设备进行可靠连接，实现多功能的一体化，发挥自动化控制技术具有的联动功能，不仅能够随时掌握设备运行状态，同时在遇到异常情况时能够第一时间采取措施应对解决，杜绝安全事故的发生，提高井下生产安全性。并且，通过电气自动化系统对设备运行信息进行收集，在出现异常后可以自动对故障进行全面分析和检测，确认故障后及时将其他运行系统关闭，同时将消防系统开启，实现安全事故的可靠控制，以免危险因素的不断扩大，最大程度上将事故影响控制到最小范围内[2]。

二、电气自动化控制系统优化

1.系统设备选型优化

1.1确定系统规模

对井下电气自动化控制系统进行设计优化，首先必须要满足实际情况，合理确定系统规模，然后来合理选择设备型号。例如比较常用的西门子PLC系统，针对钨矿井下水文状态变化进行监测，根据所收集信息的分析结果，对水泵房设备运行状态进行调控，消除水文因素对井下作业带来的影响。该子系统逻辑复杂且涉及到闭环控制，可选择SIEMENS-S7-300等中型规模的PLC控制系统，实用性更强[3]。

1.2确定I/O点类别

构建井下电气自动化控制系统时，基于实际应用需求和被控制对象通知难以程度，来选择确定I/O点类别，并制作相应使用清单。以及还应根据系统控制量，对合适的软硬件进行提前预定，且要通过对扩容需求的科学预测，来避免资源浪费。另外，还应与井下生产用电情况结合综合分析，确定各电器设备输出点频率，确定所用输出端类型合理。

1.3确定编程工具

常用编程工具如图形编程器、手持编程器以及计算机软件编程器等多种类型，且适用条件差异比较差。图形编程器简单直观，多用于中型PLC编程；手持编程器则效率比较低以及适用范围小，只能用于更加简单的PLC编程；计算机软件编程相比上述两种类型，其在保证简洁的同时，具有高效性，适用范围更广，但是软件开发难度大且成本高，一般用于矿井大型PLC控制程序的构建。

2.系统设备构架优化

2.1硬件优化

①输入电路。根据PLC系统供电电源特点进行输入电路优化设计，并且井下作业恶劣，生产供电并不稳定，设计时要做到电路运行的持久、稳定以及高抗干扰性，可根据需求适当增加电源净化装置，如滤波器与隔离变压器等。②输出电路。基于矿井生产需求，选择晶体管对各类标示以及调试设备进行输出，对设备高频动作具有更高适应性，以及增加电路反应效率。

2.2软件优化

软件是电气自动化控制系统的核心部分，可选择模块化设计方式对其结构进行优化，便于后续系统功能的扩展。即将系统划分为多个子任务模块，分别进行单独编写与调试，最后将所有子模块整合成一个完整的程序。另外，根据井下作业需求，对I/O节点进行按需分配，尽量实现所有节点的集中调控，降低后续维护工作的难度，提高系统运行可靠性。

三、结束语

电气自动化系统功能性是否完善以及运行是否可靠，对井下生产效率和安全性影响严重，还需要基于井下作业特点，从专业角度对控制系统进行设计优化，争取为持续可靠的生产提供保障。

参考文献：

[1] 李晓兰.铅锌矿开采过程中的电气自动化控制系统设计[J].世界有色金属，2018（01）：79+81.

[2] 曹江新.探究电气自动化控制对矿山设备的重要作用[J].新疆有色金属，2017，40（05）：98-99.

[3] 王平.井下电气自动化控制系统优化分析[J].能源与节能，2017（04）：5-6.