煤矿电气自动化控制系统的优化设计研究.pdf

2 0 1 7 年第 1 O 期 媳蒺 纠技 1 4 1 煤矿电气 自动化控制系统的优化设计研究 苏晋慧 山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 0 4 6 6 0 0 摘要 以电气 自动化控制 方式为主的生产方 式在 煤矿 生产 中得 到 了广泛 的应 用。在 这种控制 方式 中，主要是利 用 P LC 嵌入型 电气 自动化监 督 系统 ，但 是就现在的技术 而言，还没有 达到很 成熟的地步 ，需要对其整 个监督 系统进行优 化 ，进 一 步提 高煤矿企业的 管理水平 以及 生产力。 关键词 煤矿 电气 自动化 控制 系统 优化设计 中图分类号T D 6 7；T P 2 7 3 文献标识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 7 ． 1 0 ． 0 5 8 Opt i m i z a t i o n de s i g n o f e l e c t r i c a l a ut o m a t i c c o nt r o l s y s t e m i n c o a l m i ne S u J i n 。 h u i S h a n x i H o l z e r Xi n H e C o a l I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ， S h a n x i C h a n g z h i 0 4 6 6 0 0 Ab s t r a c t T h e p r o d u c t i o n mo d e t h a t ma i n l y c o n t r o l l e d b y e l e c t r i c a u t o ma t i o n ，h a s b e e n wi d e l y u s e d i n t h e p r o d u c t i o n o f c o a l m i n e e n t e r p r i s e s ． I n t h i s c o n t r o l mo d e ， m a i n l y u s e s t h e P LC e mb e d d e d t y p e e l e c t r i c a l a u t o m a t i o n mo n i t o r i n g s y s t e m ， b u t n o w t h e t e c h n o l o g y h a s n o t y e t r e a c h e d a ma t u r e s t a g e ， n e e d f o r the e n t i r e s u p e r v i s i o n s y s t e m o p t i mi z a t i o n ． Ke y wo r d s c o a l mi n e e l e c t r i c a l a u t o ma t i o n c o n t r o l s y s t e m o p t i mi z a t i o n d e s i g n 煤矿的生产环境十分复杂 包括生产过程中瓦 斯、温度 、通风环境的变化 ，P L C嵌入式控制系 统能够实时监督 ，以应对不可控环境因素的变化。 本文主要从机械设备的选型、控制系统的结构 方面介绍如何优化企业煤矿电气 自动化控制系统。 l 优化煤矿 自动化控 制系统 中机械设备的选型 随着经济科技的不断发展 ，有关 P L C产品制造 的企业也越来越多 ，每个厂家的每种产品都有其不 同的使用范围以及使用环境，在发生故障时也会有 不同的处理方案。因此在机械设备的选型过程中， 应该着重考虑以下几个方面。 1 ． 1 对本身系统设备规模进行分析 1 不同的P L C设备适用于不同规模的设备。 在对 P L C设备的选型之前 ，首先需要对系统 自身的 规模进行分析，这样在选择 P L C设备时，就可以缩 小范 围。 2 分析本身系统需要达到的控制监督指标。 举例来讲 ，如果只是需要对井下的某一项物质的指 收稿 日期 2 0 1 7 0 5 1 7 作 者简介 苏晋 慧，女 ，汉族 ， 山西长予县人。本科 学历 ，现 主要从事的工作及研究的方向节能环保 。 标进行检测时 瓦斯浓度 ，只需要使用微型的 P L C设备 比如西 门子公司生产的 I E ME NS S 7 2 0 0 等 。如果需要根据检测到的指标来进行相应的动 作 ，来对被测量者进行调整 ，进行负反馈的控制时， 就需要选择中等的 P L C设备。比如在水泵机房内， 需要的是一个闭环的控制系统 ，需要根据实时的监 控情况与所需要的水位进行对比，确定其水泵的工 作状态。还有一种情况是使用大型的 P L C产品的， 就是需要对井下的工作人员的生命体态也就是工人 的安全进行实时监督时，小、中型的P L C设备是完 全达不到所要达到的监督控制 目标的。补充说明一 点，就是对煤矿企业控制过程中一般涉及到智能， 或者是通信需求的，都需要大型的 P L C设备。 1 ． 2 I ／ 0点 种类 的 明确 在电气 自动控制系统的应用 中，I ／ O点数量的 统计是进行电气 自动化控制 的必要条件。在统计的 过程 中，需要根据实际情况来进行 1 类别上 的划分 ； 2在统计过程 中列 出清单。为了不造 成使用资源的不足和浪费 ，需要了解系统的控制容 量，要根据实际情况合理的安排。 为了能够保证选型合理 ，准确的确定输出端的 输出方式 ，首先必须要对矿井下的实际情况进行分 l 4 2 撼茬 科技 2 O l 7 年 第 1 0 期 析。一般情况下 ，采用的输出方式包括晶体管输出 和继电器输出。 1 ． 3 对编程工具的选择 煤 矿 电气 自动化控制 的编程工具 ，主要包括手 持编程器 、图形编程器 、P L C与计算机结合的编程 器，不同的编程器适用于不同的系统规模。在进行 编程器的选择时，要对系统的规模进行分析。这样 做可以使控制效果好，控制效率提高。 2 系统软硬件的优化 2 ． 1 硬 件优 化 硬件在整个控制 系统 中占据有非常重要 的地 位。它是整个控制系统的基石 ，整个系统运行的效 果与运行稳定都与硬件的构成有着直接的关系。硬 件 的构成 ，是整 个系统快 速 、安全 、稳定 运行 的必 要条件。由此看来，硬件构成的优化也成了以后控 制发展的必经之路。 在不同的控制环境中，运行状态的指标是不一 样的，对应的，硬件的构成也是不一样的。在不同 煤矿企业的不同生产过程 中，对于控制的过程 ，控 制的要求也是不一样的，所以对于硬件构成的需求 也 是不一 样的。 2 ． 1 ． 1 输入电路的优化 对于输入电路来讲，输入电压是其中重要的一 个指标。一般来讲，P L C供电电源的取值范围是非 常广的，一般都是大于 8 5 V，小于 2 4 0 V。 稳定 的供电电压对于系统的稳定性、安全性非 常重要。现实地控制环境是非常复杂的，再加上有 时候电网供电不稳定 ，造成了设备的供电电压不稳 定，影响整个系统的运行。因此 ，在对输入电路进 行优化设计时，首先需要进行的就是安装能够使输 入 电压稳定的净化电源设备。再者就是安装相应的 滤波设备以及隔离变压器设备等 ，使整个系统的抗 干扰性提高。 优化输入电路，达到的要求要使输入电源电压 保持在 2 4 V左右 ，能够避免一些电路故障的产生， 比如短路 、断路等问题。在进行优化的过程中，要 尽量避免这种问题的产生，在每个支路安装保险丝 防止出现短路烧坏设备。 2 ． 1 ． 2 输 出电路 的优化 输出电路的选择方式有两种，晶体管输出和继 电器输出。在对输出电路进行选择的时候，主要的 参考指标是胜任正常过程的具体要求。选择适当的 输出方式对于电路的简化，整个系统的抗干扰性等 具有非常重要的作用。在控制过程中，对于系统的 控制动作频率有一定的要求时，比如说是某个控制 指标 输 出的速率 大约是 5 次 ／ mi n ，那么就可 以采用 继 电器输 出端 方式 ，这种设计 可 以提高整个 系统 的 抗 干扰能力。 2 ． 1 - 3 抗干扰 系统 的优化 在抗干扰系统优化时， 主要是从两个方面入手 1 利用隔离变压器进行优化设计； 2 优化布线， 将强弱不同的信号线分开来排版 ，并保持一定的距 离，这样可以起到很好的抗干扰效果。 2 ． 2 软 件优 化 在整个控制过程中，软件，硬件是协调配合运 行的，因此对软件的优化也应与硬件优化同步进行。 在进行 P L C软件 的编程中 ，需要 对整个系统的 运行步骤进行分析，将其转换为梯形图。 在进行优化设计中， 主要是包括两个方面 1 对整个设计过程进行优化 ； 2对软件结构进行 优化 。 在对整个设计过程进行优化时，主要进行的是 对 I ／ O点的优化，在对软件结构进行优化的过程， 主要 又包 括两个方 面 1 对基础程序 的优化 ； 2 对模块 的优化 。 3 小 结 在煤矿企业 ，电气 自动化控制占据了非常重要 的作用，其适用范围是非常广泛的。本文主要是介 绍了对整个控制系统进行优化的重要性 ，以及如何 进行优化，希望读者对此有简单的了解。 【 参考书目】 [ 1 ] 宗立军 ． 电气 自动化在我国煤矿的发展现状探析 [ J ] ． 城 乡建设 ，2 0 1 2 2 0． [ 2] 王 洋 ． 探 讨 P L C在煤矿 电气 自动化过程 中的应 用 f J ] ． 电源技 术应用 ，2 0 1 3 1 3 1 1 ． [ 3 ] 汤计格 ，仵允章，王川，等 ． 论煤矿机械设备电 气 自动 化技 术应 用 [ J ] ． 大观 周刊 ，2 0 1 2 3 4 1 7 7． [ 4] 杨康伟 ． 试析煤矿电气自动化中单片机的应用 [ J ] ． 电子制作 ，2 0 1 3 1 52 1 1 ． [ 5] 罗剑 ． 基于煤矿应用的电气 自动化技术专业人才 培养模式探 索 【 J 】 ． 价值工程 ，2 0 1 2 ，3 1 1 5 2 76