煤矿电气自动化控制系统设计

摘 要：近年来,我国现代煤矿技术突飞猛进的发展,在煤矿生产中引入了电气自动化控制技术,大大提升了煤矿生产效率和生产产量.随着计算机技术、电气自动化技术的发展,电气系统智能化、自动化水平不断提高,不仅可以对系统内各设备提供精准的控制,也实现了设备运行过程中各信息的顺利传输.由于煤矿生产环境恶劣,在设备控制和监测方面存在诸多问题,影响了煤矿电气系统的正常运行.因此企业应该对煤矿电气自动化控制系统设计进行创新和改进,将PLC电气自动化应用于控制系统中,从而提升系统运行的稳定性和安全性.

关 键 词：煤矿电气自动化控制系统创新设计

在现代化煤矿生产过程中,安全、高效的生产离不开数字化、自动化的控制装置.在计算机相关技术的发展与进步下,基于PLC技术的电气自动化控制系统能适应各种恶劣的工作环境,是实现煤矿高效率、高安全性生产的关键手段.在煤矿电气自动化控制系统设计中,如何对设计进行创新与优化,以最低构建成本,提升系统运行的安全性和可靠性,增强系统使用性能是目前煤矿企业和社会共同关注的问题.本文就煤矿电气自动化控制系统设计的创新与优化进行了研究分析,促使煤矿生产、运输、存放等过程向智能化、自动化、现代化方向发展.

1单片机电气自动化控制系统在煤矿生产中的应用

随着社会经济不断增长,人们在生产生活中消耗的能源也越来越多,对煤炭资源的依赖程度就越来越高,使得煤矿开采力度逐渐增大,加上工作环境较为恶劣,给煤矿安全生产带来了一定的难度.在煤矿生产中引入电气自动化控制系统,不仅能确保煤矿开采工作顺利进行,还可以节省经济支出,实现煤矿企业最大化经济效益.电气自动化控制系统的核心是单片机,不同生产环境下,单片机的选择原则和方式都应该有所不同.相关技术人员应该根据煤矿开采和生产的实际环境,对其进行全面、深入的勘察与分析,这是确保单片机在煤矿生产设备中正常工作的关键环节.其次应该做好单片机使用过程中防水、防漏电工作.目前在我国大多数煤矿生产中,往往采用PLC单片机,不仅做到很好的防水保护,还可以在出现漏电现象时,自动采取很好的应对措施,确保系统运行的稳定性.同时PLC单片机还具有工作效率高、耗能少、抗干扰强等优点,所以在煤矿生产中得到了广泛的应用.单片机在煤矿生产中主要是对系统设备进行实时保护,通过检测电信号,将其转换为电压信号,并经过内部系统对所检测出的信号进行一定程度的放大,以此转换为可供使用的电压信号,然后传送至CPU,通过计算机将信息显示出来.

2煤矿电气自动化控制系统设计的创新与优化

2.1创新设备选型

目前市场上有较多品牌的PLC产品,其品牌不同所使用到的方案也存在明显的差别,对应煤矿电气自动化控制系统的工作性能也不尽相同.详细分析如下：

2.1.1分析系统规模.在PLC设备选型前,需要对自身系统的规模进行深入分析,尽可能缩小设备选择的范围.若仅仅要求PLC设备实现对瓦斯浓度的检测,可以选择一般微型设备.如果要求水泵机房可以根据变化的水位进行工作方式和状态的更改,这就给PLC设备在逻辑和闭环上控制提出了更高的要求,因此必须选择中等的PLC设备.若想对矿井中生产人员进行实时监测.首先要对井下通信和控制进行监测,中等和微型设备是不能满足其监控要求的,只能选择大型的PLC设备.

2.1.2I/O点类型的确定.在电气自动化控制系统设计中,应该根据预期监控对象的系统规模确定I/O点的数量,并将其进行类别上的划分,制定出相应的统计清单,以确保软硬件资源余量的充足,最大程度避免资源浪费的现象.对矿井自身供电情况进行分析,以确定输出端输出方式和频率,往往其输出方式是采用晶体管和继电器进行输出的.

2.1.3选择编程工具.在选择编程工具时,应该根据系统规模确定适合自身的编程工具,确保系统编程能快速高效的完成.针对小规模PLC设备编程,往往选择梯形编程方式,该方式较为简洁,在中型PLC编程中非常实用.对大型PLC设备编程而言,一般使用计算机和PLC软件包进行编程,但是该方式不仅会消耗大量的资金,现场调试也十分不便,一般只针对大型煤矿自动化控制系统编程.

2.2创新硬件设计

2.2.1输入电路的创新.由于煤矿生产环境比较恶劣,加上我国供电存在一定的不稳定性,为确保系统运行的安全性和稳定性,需要在输入电路部分加装电源净化元件,采用1：1隔离变压器可以较好的通过双隔离技术,将变压器初级线圈和次级线圈屏蔽层通过初级电气中性点接大地,减小脉冲干扰作用.对PLC输入电源控制在24V直流电源,根据容量对负载进行调节,完善周边电路的防短路操作.如果由于短路或者负载,都会造成PLC芯片受损,造成系统无法正常运行.因此必须对输入电路进行创新,确保系统安全运行.

2.2.2输出电路的创新.系统输出电路设计创新,需要根据煤矿生产的实际需求,对各种指示标志、调速装置等采用晶体管进行输出,促进其响应速度的提升.在煤矿水泵机房的电气自动化控制系统中,PLC输出频率为6次/min,可以采用继电器输出,其抗干扰能力与带负载能力相对较强.如果PLC输出带电磁线圈或者其他感性负载,为避免产生浪涌电流对PLC芯片造成损坏,可以在电路盘上接续二极管,使其充分吸收浪涌电流,保证PLC芯片.

2.2.3抗干扰设计创新.煤矿工作环境比较恶劣,给电气自动化控制系统也提出了更高的要求,电磁脉冲对系统芯片的干扰十分容易导致系统失灵,因此必须做好系统抗干扰创新.一是可以采用隔离变压器抗干扰,将中性点经电容接地.二是采用金属壳屏蔽系统产生的电磁,将PLC控制系统置于金属质地的工作柜,将外壳接地,以避免静电、电磁脉冲和空间辐射对系统的干扰.第三将强电动力线路、弱电信号分开走线,并保证一定的间隔,通过双绞线传输模拟信号,能起到较好的抗干扰作用.

2.3创新软件设计

2.3.1软件结构创新设计.软件设计主要包括基本程序设计和模块化设计.在煤矿生产中,应该根据煤矿开采的不同程序,对程序进行适时调整,采用模块化设计对后续功能拓展有较好的作用.将煤矿电气自动化控制系统的目标分为多个子任务模块,分别对其进行编写和调试,最终将其组合成为一个完整的程序.模块化程序创新设计,提高了电气自动化控制水平,使其更符合实际的生产状况.

2.3.2程序设计过程的创新.若想实现程序优化设计,应该根据煤矿电气自动化控制系统的实际需求,按需分配I/O,将整个系统的I/O信号进行集中编制,以提升系统的维护效率.程序中定时器、计数器、继电器需要统一编号,切不可重复同一个编号,进而促进系统运行可靠性的提升.在地址分配完成后,应该详细列出I/O分配情况和内部继电器标志位分配表.

3总结

在国民经济不断发展下,我国现代煤矿技术加快了发展脚步,在生产过程中使用电气自动化控制技术,大大提升了煤矿生产效率,确保了生产安全.本文主要基于PLC电气自动化控制,对目前电气自动化控制系统存在的问题进行分析,并对系统设计进行创新和优化,这对提升系统的工作效率、实现安全生产、促进煤矿企业健康发展具有深远的意义.在创新过程中,应该根据煤矿生产的实际需求,结合整个电路自身特点和工作环境,确保系统各方面指标符合相关标准与要求,实现现代化、智能化、标准化的煤矿电气自动化控制.