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煤礦電氣自動(dòng)化控制系統優(yōu)化研究
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：伴隨現代電氣自動(dòng)化控制工藝的引入和使用，煤礦生產(chǎn)效率獲得顯著(zhù)提升，但基于PLC系統的電氣自動(dòng)化控制系統在使用中也存在諸多問(wèn)題。以此為著(zhù)手點(diǎn)，在分析電氣自動(dòng)化系統構建必要性的基礎上，從設備選型與架構優(yōu)化兩方面對電氣自動(dòng)化系統的優(yōu)化進(jìn)行總結分析，希望能為其它礦井電氣自動(dòng)化系統的優(yōu)化改造提供借鑒與參考。
關(guān)鍵詞：煤礦；電氣自動(dòng)化；設備選型優(yōu)化；架構優(yōu)化
引言
伴隨煤炭產(chǎn)業(yè)近年來(lái)的飛速發(fā)展，煤礦現代化程度不斷增加，而這一成果的達成則同大量自動(dòng)化電氣控制系統的應用密不可分，譬如井下瓦斯涌出量的監測、井下通風(fēng)狀況測量、井下水泵的控制等。正是通過(guò)這些電氣自動(dòng)化控制系統的應用，井下工人工作環(huán)境得以改善的同時(shí)其工作強度也得以顯著(zhù)降低。但隨著(zhù)電氣自動(dòng)化控制系統應用的不斷增多，如何對其系統構建開(kāi)展有效的優(yōu)化，從而降低系統構建成本，并提升系統運行的穩定性，成為進(jìn)一步推動(dòng)煤礦企業(yè)良性發(fā)展的必要舉措。
1電氣自動(dòng)化系統設備選型優(yōu)化
現階段，市場(chǎng)上各類(lèi)用于電氣自動(dòng)化控制的PLC（可編程邏輯控制器）系統種類(lèi)繁多，不同種類(lèi)與品牌其應用性能上也存在一定的差別，因此在進(jìn)行電氣自動(dòng)化系統設備選型上應對下述問(wèn)題進(jìn)行充分考慮。
1.1明確礦井電氣自動(dòng)化系統規模
構建礦井電氣自動(dòng)化系統時(shí)必須立足礦井自身實(shí)際，明確自身系統規模后，再進(jìn)行相應的設備型號選擇。以常見(jiàn)的西門(mén)子PLC系統為例，當僅僅對井下瓦斯涌出量進(jìn)行監測時(shí)，適宜選擇SIEMENS-S7-200等各類(lèi)微型PLC控制系統；當需要監測礦井井下水文變化進(jìn)而調控水泵房設備運行狀態(tài)時(shí)，由于涉及較為復雜的邏輯與閉環(huán)控制，適宜選擇SIEMENS-S7-300等中型規模PLC控制系統；當電氣自動(dòng)化系統用于對整個(gè)井下安全作業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行綜合監控，并實(shí)時(shí)針對井下作業(yè)進(jìn)行安全管理時(shí)，系統需要涉及通訊、智能監控和監測等多種功能，因此適宜選擇SIEMENS-S7-400等大型PLC控制系統[1]。
1.2明確I/O點(diǎn)類(lèi)別
進(jìn)行電氣自動(dòng)化控制系統構建時(shí)，應依據系統實(shí)際使用需求和被控制對象通知難易程度，對I/O（輸入輸出端口）點(diǎn)的類(lèi)別及數量進(jìn)行選擇，并制作相應的使用清單，同時(shí)根據系統控制量，提前預留一定的軟硬件余量，避免浪費的同時(shí)對設備后期擴容進(jìn)行一定的預估。此外，還需依據井下生產(chǎn)作業(yè)實(shí)際用電情況，對各電氣設備輸出點(diǎn)頻率進(jìn)行明確，進(jìn)而對輸出端所采用的裝置類(lèi)型進(jìn)行確定。
1.3編程工具的適當選取
就現階段電氣自動(dòng)化控制系統應用而言，其主要編程工具類(lèi)型有手持編程器、圖形編程器與計算機軟件編程器等幾種類(lèi)型。其中手持編程器僅能通過(guò)有限的預設語(yǔ)句表進(jìn)行編程操作，不僅效率低下且適用范圍相對狹窄，只能滿(mǎn)足簡(jiǎn)單操作的微型PLC編程需求；圖形編程器運用梯形圖進(jìn)行編程操作，具備直觀(guān)簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，能被運用于中型PLC編程；而采用計算機軟件編程則是最為高效、簡(jiǎn)潔的方法，不過(guò)受限于計算機軟件開(kāi)發(fā)難度大、成本高，同時(shí)難以進(jìn)行現場(chǎng)實(shí)際調試，因此僅被應用于礦井大型PLC控制程序構建中。有鑒于此，在編程工具的選擇上，礦井必須結合自身實(shí)際，從經(jīng)濟優(yōu)化與使用優(yōu)化的雙重角度出發(fā)，選擇適宜的工具進(jìn)行編程作業(yè)[2-3]。
2電氣自動(dòng)化系統設備架構優(yōu)化
2.1硬件優(yōu)化
硬件架構作為礦井電氣自動(dòng)化控制系統的基礎核心之一，其結構的良好與否同整個(gè)系統的安全、穩定有著(zhù)密切關(guān)系。所以，應對其進(jìn)行優(yōu)化改造，具體從下述幾點(diǎn)著(zhù)手：
a)輸入電路優(yōu)化。對于電氣自動(dòng)化控制系統輸入電路的優(yōu)化改造，應注意PLC供電電源多為80V~240V交流電，有著(zhù)良好的寬幅適用性。不過(guò)考慮到井下作業(yè)環(huán)境的惡劣性及當前國內礦山供電環(huán)境的不穩定性，為確保整個(gè)電路輸入系統具備良好的抗干擾性能，以維持整個(gè)電氣自動(dòng)化系統運行的持久、穩定，應對輸入電路增設電源凈化裝置，譬如隔離變壓器與濾波器等。以1:1的隔離變壓器為例，其能借助雙隔離技術(shù)，將變壓器初級和次級兩級屏蔽層由電氣中性點(diǎn)接地，從而實(shí)現對脈沖干擾的有效屏蔽；
b)輸出電路優(yōu)化。針對電氣自動(dòng)化系統輸出電路的優(yōu)化，應結合礦井實(shí)際，使用晶體管對各類(lèi)標示與調試設備進(jìn)行輸出，以確保其有效適應設備的高頻動(dòng)作，并增加電路反應效率。以井下水泵機房電氣自動(dòng)化控制為例，當PLC控制系統輸出頻率為6min1次時(shí)，可選用繼電裝置進(jìn)行輸出，以確保電路結構簡(jiǎn)明的同時(shí)具備良好的抗干擾性能。不過(guò)，PLC系統在攜帶有感性負載進(jìn)行輸出時(shí)，當發(fā)生斷電時(shí)極易形成浪涌電流導致其芯片的損毀。對此，應在其它電路并接續流二極管，以便能對浪涌電流進(jìn)行吸收，避免其對芯片造成損害[4]；
c)抗干擾優(yōu)化。實(shí)現井下電氣自動(dòng)化控制系統對外界干擾的有效抵抗也應是其日常管理的要點(diǎn)之一。由于井下作業(yè)環(huán)境相對惡劣，電氣自動(dòng)化系統抗干擾性的提升也勢在必行。通常采取下述幾種方式：
(a)借助隔離變壓裝置抵抗干擾，鑒于電網(wǎng)中的干擾多源于繞組將電容耦合導致，適宜選用1:1的的變壓裝置，并使中性點(diǎn)通過(guò)電容進(jìn)行接地；
(b)布設金屬外殼實(shí)現對整個(gè)系統的電磁屏蔽，同時(shí)金屬外殼還可充當接地端，有效實(shí)現對靜電、電磁脈沖和空間輻射等外界干擾對系統運行的負面影響；
(c)優(yōu)化布線(xiàn)，借由將強弱電力線(xiàn)路的分隔布設，并采用雙絞線(xiàn)屏蔽電纜充當信號傳輸線(xiàn)，從而起到有效的抗干擾功效。
2.2軟件優(yōu)化
軟件作為電氣自動(dòng)化運行控制的核心所在，其優(yōu)化程度對于整個(gè)系統優(yōu)化后工作效率的提升有著(zhù)直接性影響。通常來(lái)說(shuō)，軟件的優(yōu)化改良應同硬件設施的優(yōu)化同步開(kāi)展，其具體內容可分為以下幾點(diǎn)：a)軟件結構優(yōu)化。對于軟件設計而言，其分為模塊設計與基本程序設計兩大類(lèi)。對于井下生產(chǎn)作業(yè)而言，電氣自動(dòng)化系統運行時(shí)必須實(shí)時(shí)根據礦井生產(chǎn)狀況進(jìn)行調控，所以適宜選用模塊化設計，從而為后續功能拓展提供便利。首先，將整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統控制對象劃分為多個(gè)子任務(wù)模塊，隨后對不同模塊進(jìn)行單獨編寫(xiě)與調試，最后再將單獨的各模塊整合成為完整的一個(gè)程序。通過(guò)這種設計方式，整個(gè)礦井的自動(dòng)化電氣控制系統便能依據井下生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的快速調節，確保整個(gè)系統始終運行的高效、高質(zhì)[5-6]；b)程序設計過(guò)程優(yōu)化。對于程序的優(yōu)化而言，其核心要點(diǎn)便是實(shí)現I/O節點(diǎn)的最優(yōu)化分配，依據井下生產(chǎn)狀況對I/O節點(diǎn)井下按需分配的同時(shí)，對各個(gè)I/O節點(diǎn)的控制盡可能實(shí)現集中調控，以便于后期維護作業(yè)的開(kāi)展。與此同時(shí)，還應對系統中各定時(shí)與計數裝置進(jìn)行統一編號，從而更好地推動(dòng)系統運行效率及可靠性的提升。此外，為進(jìn)一步增加系統運行速度，在控制系統的邏輯設計上應秉承簡(jiǎn)潔明了的基本原則，方便指令編寫(xiě)輸入的同時(shí)盡可能降低所占內存。而對于PLC芯片中的各類(lèi)觸點(diǎn)，則可通過(guò)合理設計進(jìn)行多次的重復使用，而無(wú)需借助復雜指令降低觸點(diǎn)使用頻率。譬如，井下瓦斯監測裝置的開(kāi)啟/關(guān)閉通過(guò)一個(gè)按鈕來(lái)實(shí)現控制，就能通過(guò)二分頻以達成。通過(guò)這種方法，整個(gè)電氣自動(dòng)化控制系統中I/O節點(diǎn)使用量可明顯降低，實(shí)現資源節約與系統運行效率提升的雙贏(yíng)。
3結語(yǔ)
伴隨現代科技的突飛猛進(jìn)，電子技術(shù)日益在煤礦生產(chǎn)中獲得廣泛應用，并對礦井生產(chǎn)效率的提升起到良好推動(dòng)。不過(guò)，鑒于礦井電氣自動(dòng)化控制系統實(shí)現方式的多種多樣，其不僅適用環(huán)境存在極大差異，同時(shí)運行效率與運行成本也各不相同。所以，煤礦在進(jìn)行自身電氣自動(dòng)化控制系統的構建時(shí)必須立足自身實(shí)際，積極創(chuàng )新系統設計方法，優(yōu)化系統設備選型與整體架構，從而在降低運行成本的同時(shí)實(shí)現控制系統運行效率的提升，進(jìn)而為礦井的長(cháng)久可持續發(fā)展及現代化建設提供助推力。
參考文獻：
�。�1］張紅梅.電氣自動(dòng)化的改進(jìn)方法實(shí)施策略研究［J］.煤，2015(1)：69-70.
�。�2］李養明.煤礦電氣自動(dòng)化控制系統應用優(yōu)化分析［J］.山東煤炭科技，2015(7)：105-106.
�。�3］張悅，王玲.煤礦提升機電氣控制系統優(yōu)化設計［J］.煤礦機械，2013(11)：246-248.
�。�4］劉學(xué)成.金橋煤礦井下排水系統優(yōu)化［J］.煤礦安全，2016(2)：127-129.
�。�5］殷佳琳，李智勇.電氣自動(dòng)化控制設備的可靠性測試［J］.煤炭技術(shù)，2012(4)：60-62.
�。�6］王淼.煤礦機械電氣設備自動(dòng)化調試技術(shù)的應用［J］.煤礦機械，2013(7)：242-244.
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