王少龙
鄂尔多斯市昊华红庆梁矿业有限公司 内蒙古鄂尔多斯 014300
摘要：我国矿产资源丰富，随着改革开放的深入，国家生产力得到很大发展。新世纪后煤炭行业发生巨大变化，我国成为世界第一产煤大国。同时安全生产矛盾尖锐，影响矿井安全生产的因素有很多，主要包括井下起火等。瓦斯爆炸破坏作用大，是大火混合型爆炸灾害。对煤矿设备工作状态实时监控非常必要，能保障设备安全可靠运行，减少运行人员离散，为大型设备生产集中控制信息化奠定基础。现代化煤矿生产中安全生产离不开自动化控制装置，电气自动化控制系统是实现煤矿高效率生产的关键手段。如何优化煤矿电气自动化控制系统设计，提升系统安全性是目前煤矿企业关注的问题。
关键词；煤矿；电气自动化；优化设计
1 煤矿电气自动化控制技术概述
煤矿企业电气自动化控制技术应用涉及到煤矿开采各方面，技术基础理论是电气自动化控制系统。电气自动化控制技术应用主要集中于对煤矿开采电子化控制，可以应用电气自动化控制系统的搭配机电设备使用，利用网络技术实现机电设备控制。煤矿企业内部开采管理使用电气自动化控制技术。
自动控制是无人参与下，利用外加设备使机器设备按照预定规律运行。自动控制技术研究有利于提高工作效率。第一代过程控制体系基于5-13psi气动信号标准。第二代过程控制体系基于0-10m A电流模拟信号，表征电气控制时代到来。70年代开始数字计算机应用，产生第三代过程控制体系，产生集中控制的中央控制计算机系。系统信号传输大多沿用4-20m A模拟信号，随着控制集中问题出现，逐渐发展成分布式控制系统。
2 煤矿生产中PLC电气自动化控制系统
PLC是新兴的电子电气技术，为实现电气自动化控制做出了重要贡献。柔性自动化生产线构造简单，已成为现代企业建造生产线的重要选择。PLC是由数字运算控制的电子系统，PLC具备逻辑控制功能、故障诊断功能等，其优点体现在可靠性高，组合灵活，体积小等。PLC技术在自动化电气控制领域得到了广泛应用。
自动化电气控制系统中，采取自动启动方式应用PLC可实现闭环控制，将输出电信号转换为标准量程电流。CPU主板对预先设定的温度值进行对比，达到闭环控制。自动控制方式可有效控制闭环中的干扰因素，可直接应用PID控制器，PID控制器灵活性强。顺序控制系统在自动化电气控制中广泛应用，保障工艺流程有序开展。PLC应用主要采取逻辑设计方法，以状态为根基写出逻辑函数，如PLC输出信号存在时序状态变化，系统全面的分析实际控制要求，明确信号的时序关系，开展模拟运行试验。
3 煤矿电机自动化控制系统应用
煤矿企业受限于资源不可再生，企业意识到电子自动化控制技术的重要性，依托开采实际开展电气自动化控制技术推进。首先对企业内部机电设备分析，结合企业生产目标明确需求电气自动化控制需求，制定完善的自动化控制技术生产计划。在技术投用中对使用情况实时监控，根据煤矿企业生产实际进行针对性改进。当前电气自动化控制技术呈现综合性特点。
电气自动化控制技术应用于煤矿企业各方面，主要包括煤矿机电设备，采煤运输过程，排水与供电系统等。煤矿开采量提升集中于80年代，此后采煤环境变化使得电气自动化控制系统开始投用，技术使用方向集中于根据煤层厚度选择合适开采方案。实现对采煤过程实时监督，通过电气自动控制技术使用提高开采效率，胶带运输是我国煤矿开采常用运输设备，技术应用搭配运输监控系统，提升煤矿开采安全性，使得煤矿开采事业快速发展。煤矿行业生产经营中需要使用煤矿机电设备，提升机电设备使用运行效率需要电气自动化控制系统配合，通过对机电设备使用效率分析，对控制系统改良实现设备稳定运转。
井下作业煤矿开采环境中，煤矿排水系统应用电气自动化控制系统提升控制能力，通过电气自动化控制系统实现水泵工作状态调整，使系统达到自动调整状态。为实现排水系统实时监控，实现预防工作有效开展。技术应用可实现排水系统数据收集，推进排水系统的调节工作。供电系统未涉及到机电设备，但电气自动开展技术在供电系统中具有重要意义。供电系统正常运转对企业经营具有重要作用。
4 煤矿电气自动化控制系统设计重点
煤矿电气自动化控制系统设计重点包括软硬件优化与设备选型，目前有较多品牌的PLC产品，对应控制系统工作性能不同，要重点分析系统规模，合理选择编程工具。电气自动化控制系统设计中，要根据系统规模确定I/O数量，避免资源浪费现象。分析矿井供电情况，选择编程工具根据系统规模确定。
针对小规模PLC设备编程选择梯形编程方式，大型PLC编程设备使用计算机软件编程，通常针对大型煤矿自动化控制系统编程。PLC设备选型前需分析系统规模，可选用微型设备检测瓦斯浓度。要求水泵机房可根据变化数位改变工作方式，需选择中等PLC设备。要实时监控矿井生产人员需要对井下通信监控，需要选用大型PLC设备。软件设计主要包括结构与程序设计，要根据开采程序调整，采用模块化设计有利于后续功能拓展。将电气自动化控制系统目标分为多个子任务模块，提高电气自动化控制水平。
5 煤矿电气自动化控制系统优化设计
煤矿电气自动化控制系统中硬件系统配置非常重要，设计好硬件模块才能确保系统稳定运行。系统硬件模块设计遵循优化输入输出电路要素。系统运行环境恶劣，要求具有较强抗干扰能力，系统响应失灵原因是芯片受到脉冲干扰。系统设计重点是增强芯片防干扰能力。
抗干扰是系统硬件模块优化的重要问题，干扰引起动作响应失灵主要因素是电磁脉冲对芯片干扰，应用隔离变压器装置控制干扰因素，采用1:1超隔离变压器；将PLC系统置于金属质地工作柜，防止对系统产生干扰；应用改造系统布线方案，模拟信号传输线采用双绞线屏蔽电缆。防止电磁脉冲等对系统产生干扰；应用改造系统布线方案，如弱电信号线实施分开走线，模拟信号传输线采用双绞线屏蔽电缆。
系统硬件模块输入电路优化，应考虑PLC供电电源对应电压取值范围，多数煤矿企业将系统PLC端供电电压取值为85-240V，由于大部分管理现场复杂，需要在供电线路安装电源净化设备。常见设备包括隔离变压器等。应用滤波器电源净化设备进行系统模硬件模块设计，要确保PLC输入电源保持为恒定值24V直流电。为避免出现过载，要确保保险丝质量合格。
在系统硬件模块输出电路优化时，标志等相关设备装置输出作业由晶体管完成，使装置适应于系统高频性动作。如煤矿生产中水泵机房运用系统，正常运行中系统输出频率<6次/min，可利用继电器完成输出作业，保障输出电路具有较强抗干扰性能，简化电路构成。应注意系统硬件模块输出为感性负载，系统断电时输电路产生浪涌电流。在系统硬件模块输出电路设计中遵循防止芯片损坏思路，将二极管续接于输出电路盘，对系统芯片产生可靠保护。系统输出频率为7-10次/min，使用继电器输出，对煤矿水泵房开合动作灵活控制。
6 智能开采控制技术
为了实现智能开采技术的一体化、无人化，全面实现智能化，还需要强调整个开采系统的智能开采控制属性。结合探测系统、遥控系统及信号反馈来确保整个开采系统能跟随工作面情况的变化进行调整，使智能化采掘设备能通过智能开采系统进行自动调度，自动决策。为了实现这一目标，就需要对采煤机智能记忆、液压支架智能跟随、巷道智能运输、远程遥控、三维虚拟模型及一键启动等多种技术进行集成，让采矿流程实现单机装备、总体控制的合理构建。
7 结语
在国民经济不断发展下，煤矿技术得到很大发展，使用电气自动化控制技术提升煤矿生产效率。本文对电气自动化控制系统分析，煤矿企业应用PLC自动化控制系统，对促进煤矿企业健康发展具有重要意义。应根据煤矿生产需求，确保各方面指标符合相关标准。随着电气自动化控制技术的发展，煤矿电气设备向自动化控制方向发展。煤矿自动化控制系统优化设计可以降低成本，只有加快系统创新发展，提高电气控制系统工作效率才能保证电气自动化监控。
参考文献
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