煤礦電氣自動化控制系統分析

時間：2024-09-24 15:28:05 自動化畢業論文

煤礦電氣自動化控制系統分析

　　現代煤礦的生產技術在不斷地進步和發展,電氣自動化控制系統的引入,進一步提高了煤礦生產的效率和管理能力。下面是小編搜集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。

煤礦電氣自動化控制系統分析

　　摘要：基于PLC的電氣自動系統，深入研究煤礦電氣自動化控制系統的優化設計方案，以供相關從業人員借鑒學習。

　　關鍵詞：電氣自動化；PLC；控制系統；優化設計

　　引言

　　電氣自動化控制系統已經深入煤礦生產的每一個環節，并取得良好的應用成果。煤礦生產離不開數字處理與風險預測，這需要專業的控制裝置，而嵌入式PLC自動電氣控制系統能夠適應各種惡劣環境，因此在煤礦工業領域得到十分廣泛的應用。本文立足于煤礦電氣自動化系統，深入研究優化電氣自動化控制系統的方案，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，因此優化電氣設備的控制系統對于煤礦的生產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℃以內[1]。通過將溫度信號轉換為電壓信號，最終實現閉環控制。電氣控制系統在企業的日常煤礦生產工作中扮演著關鍵角色，可以借助監控層與網絡連接，從而實現對瓦斯含量的計算、通風情況的檢測、采集數據的工作，動態的對單元過程、設備進行控制。而管理監控層的應用主要是利用組態，采集數據信息，實現優化處理相關信息數據的目的。

　　1.2PLC控制器

　　PLC控制器作為自動化的控制設備能夠用于煤礦生產電氣設備的控制工作。煤礦生產電氣控制系統主要采用PLC（可編程控制器）支持煤礦生產電氣設備的整體運作。一般來說，自動化煤礦生產電氣設備的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，從而方便系統直接對煤礦生產電氣設備進行控制，另外，在轉速、頻率方面擬量輸入模塊都有很大進步，不但能夠用于采集信號，還能保證操作員用于多線操作。此外，擴展單元將煤礦生產電氣設備分為上下部分，配置16點數字輸出模塊，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現高性能的煤礦生產設備電子控制系統構成，控制執行元件工作的時序，從而達到理想的煤礦生產效果[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化控制系統核心部分。通過通訊模塊，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，并根據煤礦生產的電氣設備的實際運行的情況進行風險評估，以便在突發情況發生時及時反饋給相關技術人員。另一方面，能夠通過主從站之間的信息交換，實現人機交互的工作狀態，不斷將運行信息以聲光的方式發送，可以進行連鎖保護，這是電控系統本身具有的一個重要功能[3]。1.4電磁閥在煤礦生產作業之中，所使用的電磁閥可以通過進氣系統劃分為兩類，分別是耐腐型電磁閥及普通型電磁閥。由于煤礦作業的工作環境相對復雜，存在著大量腐蝕性物質，這些腐蝕性物質會影響煤礦生產電氣設備的正常使用。如何提高煤礦生產電氣設備的抗腐蝕性成為業內關注的焦點。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，因此被廣泛應用于煤礦生產作業的進氣系統中。

　　2煤礦電氣自動化控制系統構架的優化

　　2.1硬件部分的優化

　　電氣自動化控制系統的硬件部分是煤礦電氣自動化控制系統的核心部分，直接影響煤礦電氣自動化控制系統的穩定性，與煤礦生產的效率息息相關，因此加強硬件部分的優化，對于煤礦電氣自動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，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圈屏蔽層與刺激線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，一般來說，如果系統輸入電路存在過載的情況，會直接導致系統無法正常運行，影響煤礦電氣自動控制系統正常工作。除了優化系統輸入電路，還要優化系統輸出電路，采用晶體管輸出是輸出電路的重要優化方面，一方面，采用晶體管進行輸出能夠適應高頻動作，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，使用晶體管進行輸出能夠有效簡化輸出動作，避免PLC芯片在使用過程中損毀。

　　2.2軟件的優化設計

　　軟件是整個系統運行的核心，因此加強軟件的優化設計，能夠有效提高煤礦電氣自動化控制系統的運行效率。一般來說，煤礦電氣自動化控制系統的軟件優化設計可與硬件的優化設計同時進行，一方面，軟件優化設計與硬件優化設計同時進行，能夠保證煤礦電氣自動化系統的同步性。另一方面，軟件優化設計與硬件優化設計同步進行，還能有效避免設計中不兼容的情況發生，從而提高煤礦電氣自動化控制系統的穩定性與合理性。煤礦電氣自動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化設計與軟件程序的優化設計兩個步驟。煤礦電氣自動化控制系統的軟件部分，與常規電氣自動化控制系統別無二致，然而在模塊化設計的過程中，煤礦電氣自動化控制系統的軟件部分與常規電氣自動控制系統的軟件設計就截然不同了。由于煤礦電氣自動化控制系統的模塊化設計是后續功能拓展的關鍵，因此初始設計時，要根據煤礦日常任務進行設計，在同一的系統下將任務分為多個子任務模塊，然后再進行統一調試，最后將其組合成一個完整的程序。因此相關設計人員要深入調查煤礦作業的流程，并根據實際生產要求優化煤礦電氣自動化控制系統軟件部分的結構設計，提升煤礦電氣自動化控制系統的日常運行效率。

　　2.3抗干擾優化設計

　　系統的抗干擾設計是煤礦電氣自動化控制系統必須考慮的問題，由于煤礦工作環境較為復雜，井下作業工作環境十分惡劣，因此加強煤礦電氣自動化控制系統抗干擾優化設計十分必要。電磁脈沖是系統芯片的天敵，一旦電磁脈沖超過可承受的范圍，會引起系統崩潰。因此抗干擾優化設計主要針對防腐與防信號干擾兩個方面來探討。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、保證煤礦生產的電氣設備正常運行的保障。可以通過防腐處理技術，將電氣設備的轉軸與外殼進行清理維護。此外，防腐涂料的應用也是加強電氣控制技術的重要手段，相關工作人員需要針對容易生銹的控制集裝箱的外殼進行防腐處理，從而保障煤礦生產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，要求相關工作人員考察安裝地點的施工條件，從而按照有利于電氣設備控制的方向進行整體布局，一定程度上能夠提升電氣設備對煤礦生產作業的整體調控能力。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，保證煤礦電氣自動化控制系統正常運行。

　　3結語

　　隨著電子技術發展，電氣自動化控制技術在煤礦生產中得到廣泛應用，也促進煤礦生產效率的提高。然而，如何對煤礦電氣自動化控制系統進行優化設計，還需要設計人員不懈努力，進行反復設計與實踐。

　　參考文獻：

　　［1］劉琴.煤礦電氣自動化控制系統的優化設計［J］.中小企業管理與科技(下旬刊)，2013(11)：281-282.

　　［2］劉曉軍.淺談煤礦電氣自動化控制系統的設計［J］.科技與企業，2014(9)：124.

　　［3］王玉英，王文魁.單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用研究［J］.電腦知識與技術，2011(32)：8055-8057.

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