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煤礦電氣自動(dòng)化控制系統分析
現代煤礦的生產(chǎn)技術(shù)在不斷地進(jìn)步和發(fā)展,電氣自動(dòng)化控制系統的引入,進(jìn)一步提高了煤礦生產(chǎn)的效率和管理能力。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：基于PLC的電氣自動(dòng)系統，深入研究煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的優(yōu)化設計方案，以供相關(guān)從業(yè)人員借鑒學(xué)習。
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；PLC；控制系統；優(yōu)化設計
引言
電氣自動(dòng)化控制系統已經(jīng)深入煤礦生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節，并取得良好的應用成果。煤礦生產(chǎn)離不開(kāi)數字處理與風(fēng)險預測，這需要專(zhuān)業(yè)的控制裝置，而嵌入式PLC自動(dòng)電氣控制系統能夠適應各種惡劣環(huán)境，因此在煤礦工業(yè)領(lǐng)域得到十分廣泛的應用。本文立足于煤礦電氣自動(dòng)化系統，深入研究?jì)?yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統的方案，從而提高系統的穩定性。
1煤礦電氣自動(dòng)化控制系統
1.1參數測量與控制
就電氣控制系統而言，溫度控制、礦井水泵的開(kāi)合控制都是其核心內容，將直接反映煤礦的電氣設備的運行情況，因此優(yōu)化電氣設備的控制系統對于煤礦的生產(chǎn)工作具有十分重要的意義。通常情況，測量設備的熱電阻作為對應的傳感器都能保持清晰的傳感功能，需要注意的是，要將傳感器的溫度保持在100℃以?xún)萚1]。通過(guò)將溫度信號轉換為電壓信號，最終實(shí)現閉環(huán)控制。電氣控制系統在企業(yè)的日常煤礦生產(chǎn)工作中扮演著(zhù)關(guān)鍵角色，可以借助監控層與網(wǎng)絡(luò )連接，從而實(shí)現對瓦斯含量的計算、通風(fēng)情況的檢測、采集數據的工作，動(dòng)態(tài)的對單元過(guò)程、設備進(jìn)行控制。而管理監控層的應用主要是利用組態(tài)，采集數據信息，實(shí)現優(yōu)化處理相關(guān)信息數據的目的。
1.2PLC控制器
PLC控制器作為自動(dòng)化的控制設備能夠用于煤礦生產(chǎn)電氣設備的控制工作。煤礦生產(chǎn)電氣控制系統主要采用PLC（可編程控制器）支持煤礦生產(chǎn)電氣設備的整體運作。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化煤礦生產(chǎn)電氣設備的PLC可編程控制器主要由CPU主站單元、數字量輸出模塊、擬量輸出模塊、特殊通訊模塊、數字量輸入模塊及模擬量輸出模塊六大部分組成。主站單元CPU處理器增加了輸出點(diǎn)，從而方便系統直接對煤礦生產(chǎn)電氣設備進(jìn)行控制，另外，在轉速、頻率方面擬量輸入模塊都有很大進(jìn)步，不但能夠用于采集信號，還能保證操作員用于多線(xiàn)操作。此外，擴展單元將煤礦生產(chǎn)電氣設備分為上下部分，配置16點(diǎn)數字輸出模塊，從而增強電氣控制系統對電氣設備損壞報警系統等部分的控制，增加數字信號的交換頻率，在低成本的基礎上實(shí)現高性能的煤礦生產(chǎn)設備電子控制系統構成，控制執行元件工作的時(shí)序，從而達到理想的煤礦生產(chǎn)效果[2]。
1.3信息采集系統
采集信息是PLC的主要功能，作用于煤礦電氣自動(dòng)化控制系統核心部分。通過(guò)通訊模塊，將礦井下情況的信號以參數的形式傳送至可編程控制器中，并根據煤礦生產(chǎn)的電氣設備的實(shí)際運行的情況進(jìn)行風(fēng)險評估，以便在突發(fā)情況發(fā)生時(shí)及時(shí)反饋給相關(guān)技術(shù)人員。另一方面，能夠通過(guò)主從站之間的信息交換，實(shí)現人機交互的工作狀態(tài)，不斷將運行信息以聲光的方式發(fā)送，可以進(jìn)行連鎖保護，這是電控系統本身具有的一個(gè)重要功能[3]。1.4電磁閥在煤礦生產(chǎn)作業(yè)之中，所使用的電磁閥可以通過(guò)進(jìn)氣系統劃分為兩類(lèi)，分別是耐腐型電磁閥及普通型電磁閥。由于煤礦作業(yè)的工作環(huán)境相對復雜，存在著(zhù)大量腐蝕性物質(zhì)，這些腐蝕性物質(zhì)會(huì )影響煤礦生產(chǎn)電氣設備的正常使用。如何提高煤礦生產(chǎn)電氣設備的抗腐蝕性成為業(yè)內關(guān)注的焦點(diǎn)。耐腐型的電磁閥通常用四氟乙烯制成，具有成本低廉、抗腐蝕性強的特點(diǎn)，因此被廣泛應用于煤礦生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)氣系統中。
2煤礦電氣自動(dòng)化控制系統構架的優(yōu)化
2.1硬件部分的優(yōu)化
電氣自動(dòng)化控制系統的硬件部分是煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的核心部分，直接影響煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的穩定性，與煤礦生產(chǎn)的效率息息相關(guān)，因此加強硬件部分的優(yōu)化，對于煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的構架具有十分重要的意義。在設計煤礦電氣控制系統硬件時(shí)，應當從系統輸入電路入手，考慮煤礦井下工作條件較為惡劣，而PLC供電的電源一般是交流電，在80V～240V之間，因此為保證電氣自動(dòng)化控制系統正確運行，需要選擇寬幅、適用的輸入電路。此外，考慮到煤礦井下工作對自動(dòng)化控制系統的信號具有一定的干擾，因此為了保證電氣自動(dòng)化控制系統正常運行，要適當增強系統輸入電路的抗干擾性能。采用隔離變壓器能夠增大變壓器的初級線(xiàn)圈屏蔽層與刺激線(xiàn)圈屏蔽層的接觸面積，有效減少礦井下面的脈沖干擾。調整輸入電路的荷載量也是避免短路操作的重要手段，一般來(lái)說(shuō)，如果系統輸入電路存在過(guò)載的情況，會(huì )直接導致系統無(wú)法正常運行，影響煤礦電氣自動(dòng)控制系統正常工作。除了優(yōu)化系統輸入電路，還要優(yōu)化系統輸出電路，采用晶體管輸出是輸出電路的重要優(yōu)化方面，一方面，采用晶體管進(jìn)行輸出能夠適應高頻動(dòng)作，并且晶體管的抗干擾能力較強，能夠保證電路不受其它信號的干擾。另一方面，以煤礦的水泵機房為例，使用晶體管進(jìn)行輸出能夠有效簡(jiǎn)化輸出動(dòng)作，避免PLC芯片在使用過(guò)程中損毀。
2.2軟件的優(yōu)化設計
軟件是整個(gè)系統運行的核心，因此加強軟件的優(yōu)化設計，能夠有效提高煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的運行效率。一般來(lái)說(shuō)，煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的軟件優(yōu)化設計可與硬件的優(yōu)化設計同時(shí)進(jìn)行，一方面，軟件優(yōu)化設計與硬件優(yōu)化設計同時(shí)進(jìn)行，能夠保證煤礦電氣自動(dòng)化系統的同步性。另一方面，軟件優(yōu)化設計與硬件優(yōu)化設計同步進(jìn)行，還能有效避免設計中不兼容的情況發(fā)生，從而提高煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的穩定性與合理性。煤礦電氣自動(dòng)化軟件設計的核心在于將軟件設計轉化為梯形圖，將軟件設計分為軟件結構的優(yōu)化設計與軟件程序的優(yōu)化設計兩個(gè)步驟。煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的軟件部分，與常規電氣自動(dòng)化控制系統別無(wú)二致，然而在模塊化設計的過(guò)程中，煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的軟件部分與常規電氣自動(dòng)控制系統的軟件設計就截然不同了。由于煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的模塊化設計是后續功能拓展的關(guān)鍵，因此初始設計時(shí)，要根據煤礦日常任務(wù)進(jìn)行設計，在同一的系統下將任務(wù)分為多個(gè)子任務(wù)模塊，然后再進(jìn)行統一調試，最后將其組合成一個(gè)完整的程序。因此相關(guān)設計人員要深入調查煤礦作業(yè)的流程，并根據實(shí)際生產(chǎn)要求優(yōu)化煤礦電氣自動(dòng)化控制系統軟件部分的結構設計，提升煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的日常運行效率。
2.3抗干擾優(yōu)化設計
系統的抗干擾設計是煤礦電氣自動(dòng)化控制系統必須考慮的問(wèn)題，由于煤礦工作環(huán)境較為復雜，井下作業(yè)工作環(huán)境十分惡劣，因此加強煤礦電氣自動(dòng)化控制系統抗干擾優(yōu)化設計十分必要。電磁脈沖是系統芯片的天敵，一旦電磁脈沖超過(guò)可承受的范圍，會(huì )引起系統崩潰。因此抗干擾優(yōu)化設計主要針對防腐與防信號干擾兩個(gè)方面來(lái)探討。加強電氣控制集裝箱、配電箱的防腐處理，是防止電機出現故障、保證煤礦生產(chǎn)的電氣設備正常運行的保障�？梢酝ㄟ^(guò)防腐處理技術(shù)，將電氣設備的轉軸與外殼進(jìn)行清理維護。此外，防腐涂料的應用也是加強電氣控制技術(shù)的重要手段，相關(guān)工作人員需要針對容易生銹的控制集裝箱的外殼進(jìn)行防腐處理，從而保障煤礦生產(chǎn)的電氣設備內部元件的穩定性。在電氣基礎設施與控制集裝箱的安裝工作中，要求相關(guān)工作人員考察安裝地點(diǎn)的施工條件，從而按照有利于電氣設備控制的方向進(jìn)行整體布局，一定程度上能夠提升電氣設備對煤礦生產(chǎn)作業(yè)的整體調控能力。而采用隔離變壓器抗干擾能夠有效規避電磁脈沖對系統芯片的損壞，保證煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的穩定性。此外，采用金屬外殼也對電磁脈沖起到一定的屏蔽效果，可將PLC控制裝置置于金屬質(zhì)地的工作柜中，能夠屏蔽大多數電磁脈沖及空間輻射，保證煤礦電氣自動(dòng)化控制系統正常運行。
3結語(yǔ)
隨著(zhù)電子技術(shù)發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應用，也促進(jìn)煤礦生產(chǎn)效率的提高。然而，如何對煤礦電氣自動(dòng)化控制系統進(jìn)行優(yōu)化設計，還需要設計人員不懈努力，進(jìn)行反復設計與實(shí)踐。
參考文獻：
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