煤矿电气自动化控制系统设计及优化

石文利

（兖州煤业股份有限公司物资供应中心 山东省邹城市 273500）

众所周知，煤矿工业的作业环境与其他行业相对具有一定的恶劣性，这也是现代煤矿工业发展受到严重制约的主要原因，然而电气自动化控制系统的出现，使得上述问题得到了有效解决。对此，如何通过电气自动化控制系统的优化来减少其成本，是目前多数煤矿企业最为关注的热点话题。本文主要针对以下几个方面进行分析，并结合实际情况制定出了相对应的优化策略。

1 电气自动化控制系统应用特点

1.1 兼容性比较强

在我国，煤矿开采过程中，其主要是从浅层逐渐往深层慢慢推进新的，深层施工与浅层相比较而言，其开采的施工环境会更加复杂，危险性也会更高一些。煤矿在实际开采过程中，会应用电气自动化设备，来辅助煤矿开采工作。而电气自动化设备其有很多不同的种类，而且不同的电气设备，其运行时间及运行功率等方面，还是具有一定的区别的[1]。煤矿开采过程中，为了进一步提高开采工作的效率，使电气设备在实际运行过程中，可以有效的实现自我调节，一般情况下，在设计的过程中，会利用电气自动化控制系统作为辅助。因为电气自动化控制系统，其本身的兼容性比较强，在不同的生产条件下，电气化自动控制设备都可以满足电气设备控制要求，并且，在端口协议方面，其系统具有较强的开放型，所以，在一定程度上为系统控制内容多样化奠定了良好的基础。

1.2 集成性

在煤矿实际生产过程中，其开采的步骤流程，一般是包含煤层勘探、开采、及资源运输三个步骤，并且，在整个的开采流程中，其安全防护管理是不一样的。煤矿开采的每一个步骤流程，都要依靠电气自动化技术来作为支撑。例如，PLC技术、数据信息采集技术等等。而每一个流程系统，如果都进行分开管理，那么就会加重整个电气控制系统的负担。而电气自动化控制系统，正因为其具备集成化管理的良好特点，因此，针对系统内部设备状态，其可以对其进行实施的管理与监督，而且还可以与设备运行情况结合，有效的调整相关方面的参数，这样可以是机械设备在生产运行中的稳定性会得到良好的加强。

1.3 智能化

煤矿行业其在实际发展过程中，大部分的企业生产都实现了自动化，而且还有很多煤矿企业生产，已经从自动化逐渐向智能化发展。煤矿企业在实际生产过程中，电气设备在运行的时候，可以根据系统程序，高效且快速的完成煤矿开采工作。同时在实际开采整个流程中，要系统的分析与整理其运行时的数据信息，然后再将这个作为基础，来调整和优化煤矿开采的方案。这样煤矿开采的工作效率才会得到提升，而且开采过程中的安全性也得到了保障，有利于煤矿器的稳定发展。

1.4 开放型

在电气自动化控制系统中，开放性是其自动化技术中的重要特征之一。由于煤矿开采工作，是在地下来进行开采工作的，而为了能够使指令有效的传到开采工作区域，电气设备应该要具备良好的通讯功能。而电气自动化技术，其可以有效的建立通讯控制系统，然后系统在通讯端口辅助下，使其它系统信息实现良好的互通，这样可以有效的监控系统设备运行情况，进而使信息采集后运行状态效果得到良好的提升。此外，系统在实际运行过程中，数据在进行传输的时候，其设备工作状态控制可以通过通讯端口来控制，这样可以使系统运行更加的稳定。

2 电气自动化控制系统在现代煤矿技术中的具体应用

随着社会人口的逐步增加与社会经济的快速增长，社会生产对煤矿资源的需求量越来越大。也正是由于需求量的增加，才使得煤矿的开采力度与日俱增[2]。但在实际的开采作业过程中，由于作业环境具有一定的特殊性与复杂性，进而增加了开采的危险性与难度系数。然而，自电气自动化控制系统在现代煤矿开采中得以应用以来，不仅大幅提升了开采工作的安全性，并且还大大降低煤矿开采工作的难度，这一举措对于现代煤矿工业的发展来讲具有非常重要的意义。提升煤矿开采的安全性与工作效率、降低煤矿开采的作业难度与开采成本、提升煤矿企业的经济效益等是电气自动化控制系统应用的最大优势。单论电气自动化控制系统，其控制核心就是单片机，而单片机的选用需要结合实际的生产环境、生产方式以及生产原则来定。在进行实际的煤矿工业开采之前，需要有关技术人员结合实际的生产环境对其进行勘测与分析，对一些会产生影响的因素要进行综合考虑。另外，还需要对生产环境进行深入的勘测与考察，对其进行详细了解，这对于提升单片机在现代煤矿技术中的应用效率来讲具有非常重要的影响，生产环境的勘测与考察是确保单片机正确运行的关键前提与基础。另外，在单片机的应用过程中需要注意的是，要做好该设备的防水和防漏电工作。就从目前的煤矿生产工作来讲，都会选用PLC单片机。对此，防水、防漏电保护是影响PLC单片机正常运行的关键因素。

3 电气自动化控制系统在煤矿中的设计与优化策略

3.1 系统硬件的设计与优化

系统硬件的设计与优化是整个煤矿电气自动化控制系统优化工作中最为重要的一部分，系统硬件是决定电气自动化控制系统是否安全、稳定、准确的关键因素，因此，必须要对其进行高度重视。另外，在进行系统硬件的优化过程中，必须要注意对I/O（输入/输出）电路设计，同时还需要进行抗干扰优化。

3.1.1 系统输入电路的设计优化

通常情况，在进行输入电路的设计优化时需要综合考虑PLC供电电源。由于煤矿生产的实际作业环境相对比较恶劣，供电方面也具有很大的不稳定，另外，环境因素对输入电路产生的影响较大，因此，对煤矿电气自动化控制系统中的安全性与稳定性会造成很大的不利影响。在优化输入电路的设计时，首先需要根据实际的生产情况，采用相应的电源滤波技术或隔离变压器技术，来提升其抗干扰性能，使输入点电路得到优化。由此可以看出，对输入电路进行优化对于煤矿电气自动化控制系统来讲具有非常重要的意义，相关部门与人员必须要给予高度的重视。

3.1.2 系统输出电路的设计优化

单从系统的输出电路上来讲，现代煤矿技术的应用是最广泛的，在多数的煤矿设施中都有所应用。要想对系统输出电路进行有效优化，首先要提高其响应速度，其次，还要确保电路的简化性，最后，需要提升输出电路的负载能力与抗干扰能力。一般情况下，进行输出电路的优化，会经常用到二极管与继电器，这样不仅保护了电路，还提升了其输电效率。

3.2 系统软件的设计与优化

要想提升电气自动化控制系统的运行效率，就必须要对系统中的软件进行一定程度的设计与优化。在进行PLC系统的应用时，可以采用一定的技术手段对软件设备做出相应的处理，将其形成直观且清晰的梯形图，这是当前最棘手的难题之一。通常情况下，会将系统软件的优化分为两个部分：

（1）程序设计优化；

（2）软件结构优化。

3.2.1 对程序设计进行优化

在进行程序设计的优化过程中，首先要综合考虑I/O（输入/输出）的正确分配，让其能够更好的满足电气自动化控制系统的具体性需求[3]。优化程序设计，需要依据煤矿企业的现实情况与实际的工作环境，来进行整体系统中I/O信号的统一编制，这样不仅可以确保系统运行的正常性与稳定性，同时还可以有效提升系统的维护效率，进而使电气自动化系统得到整体优化。

3.2.2 对软件结构进行设计优化

与其说是优化软件结构，倒不如说是优化模块化设计与基本的程序化设计。在目前的煤矿技术中，要根据不同的煤矿开采情况，来优化和调整程序，进而将模块化设计应用到现代煤矿工业中来，但需要注意的一点是，在进行系统软件结构的优化时，要先对自身的生产特点与生产规模进行分析，然后在综合全方位因素对系统软件结构进行全面优化，这样才能更好的满足现代煤矿企业的生产与发展需求。系统软件结构的优化要紧密结合煤矿企业的实际生产情况，只有这样才能将其的作用发挥至最大。

3.3 抗干扰设计与优化

在整体的煤矿电气自动化控制系统的优化工作中，抗干扰优化是最为需要考虑和重视的问题。我们都知道煤矿工业的实际生产环境较为恶劣，会系统中的硬件设备产生较大的影响，这些因素都会对煤矿工业的进步与发展带来一定的阻碍作用。以此，就更能彰显出抗干扰优化的重要性。以下两种是最常用到的抗干扰优化方法：第一种是电磁屏蔽及线路的优化；第二种是隔离变压器的应用。但具体方法的选用还需要结合实际的煤矿生产情况，这样才能使其发挥出最大效能。

3.4 系统设备的设计与优化

就目前来讲，电气自动化控制系统是现代煤矿技术的重要组成部分。因此，在进行电气自动化控制系统的优化时，第一步先对系统设备进行优化[4]。在煤矿工业的实际生产过程中，会根据现场的作业环境来选用单片机，同时还要对设备本身进行充分且全面的分析与监测，进而结合实际需求对系统设备进行优化，在煤矿工业逐步发展的背景下，PLC设备也在逐步朝着全面监测的方向发展，从而为现代煤矿的顺利运行提供保障。另外，系统设备的优化还体现在系统编程工具的创新与改革方面。就现阶段来讲，手持、PLC应用和计算机的图形结合是目前大多数煤矿企业会选择的编程工具，其具有工作低、工作范围小等缺点，这些因素对现代煤矿工业的发展具有一定的阻碍作用。对此，一个煤矿企业要想得到快速且稳定的发展，就离不开对编程工具的创新与改革，只有提升了编程工作的效率，才能有效推动煤矿工业的可持续发展。

3.5 电气接地系统的设计与优化

煤矿实际开采的时候，其电气设备的电压要高一些，这样系统的才会正常稳定的运行[5]。系统在实际运行过程中，其具有一定的复杂性，因此，在系统中要设计接地系统。在传统的接地方式中，一般是应用的是单线的连接方式，但是这种单线连接方式，并不是各种类型的设备都可以应用，所以，在设计与优化系统的过程中，可以将接地方式进行分类，例如，将接地方式设计为静电接地、防雷接地两种方式，此外，还可接地方式，还有屏蔽接地和直流接地两中接地方法。在煤矿生产过程中，要想加强煤矿生产安全性，则可以利用不同的接地方式来保障煤矿生产的安全性。

4 结语

综上所述，在煤矿企业生产发展过程中，电气自动化控制系统在现代煤矿工业中得到了较为广泛的应用，系统能够有效提升现代煤矿企业的实际生产效率，更重要的是能够帮助煤矿企业实施针对性的生产管理，进而提高煤矿生产的安全性。所以，通过结合煤矿生产实际情况，合理利用电气系统技术，来对电气自动控制系统进行设计与优化。只有这样，煤矿企业在发展过程中，其生产效益才会得到良好的提升，企业的发展才会更加的顺利和稳定，进而有效促进煤矿企业的可持续化发展。