基于煤矿企业的机电自动化和信息化关系研究.pdf

178 ELECTRONICS WORLD・技术交流 天地（常州）自动化股份有限公司 杨斯亮 基于煤矿企业的机电自动化和信息化关系研究 很多煤矿企业已经对机电自动化、 信息化方面投入了大量的精力和财力， 但自动化和信息化的结合方面还存在一 些问题。本文先对煤矿机电设备的发展 趋势进行论述，并对机电设备信息化管 理的要求进行分析，最后对自动化与信 息化结合应用进行了探讨。 自动化技术、信息化技术的发展 提高了煤矿机电设备的性能，设备的自 动化水平与煤炭开采效率保持正比例关 系，而信息化程度决定煤炭开采设备的 综合应用水平，充分认识到煤矿机电设 备的自动化与信息化关系，将自动化技 术、信息化技术更好地应用到煤矿生产 中，可以促进企业提高生产经营水平， 提升煤炭开采效率。 1 煤矿机电设备的发展趋势 煤矿机电设备是将自动化技术、 信息技术和机械技术进行结合，根据煤 矿生产实际需要研发出高性能的生产 设备，具有安全性能高、维修方便等特 点。当前，国内煤矿机电设备自动化水 平有着大幅度的提升，但与发达国家相 比还有着不小的差距，这主要是研发资 金投入力度不够，高技术人才流失等原 因导致的，为了保证煤炭企业的持续健 康发展，企业管理者充分意识到机电设 备自动化对生产效率提升的促进作用， 可以降低煤矿工人的劳动强度，还可以 更好保障生产安全，加强与煤炭机电设 备生产企业的沟通与合作，引入和吸收 国外先进的机电设备，开发出高水平煤 矿生产配套机电设备，紧跟世界先进水 平并不断取得突破。将自动化技术、信 息技术应用到机电设备，通过传感器来 获取到设备的运行信息，故障检测程序 可以及时向工作人中发出警报，避免设 备带病运行而引发安全事故。煤炭机电 设备会不断向着自动化、信息化、智能 化方向发展，与煤炭开采技术、煤矿地 质信息等进行结合，根据综采作业面的 实际情况进行智能化控制，将煤矿工人 从繁重的劳动中解放出来，更好地保证 煤矿的安全生产。 2 机电设备信息化管理的要求 煤矿机电设备信息化可以获取到煤 炭开采、机电设备运行的实际情况，还 可以将数据信息发送到主监控室，生产调度人员可以更好地 了解煤炭生产实际情况，还可以得到那些机电设备即将进入 到维修保养期，充分发挥出机电设备的性能，保证煤矿生产 的顺利进行，为煤矿生产经营提供数据支持。利用信息技术 实现对煤矿生产全面管理，并对机电设备进行远程控制，建 立起高效的煤矿生产管理制度，机电设备信息化管理应该具 备如下几方面内容1）可以对煤矿生产所需机电设备进行 全方位地管理，通过实时监控来掌握每台设备运行状态， 在远程条件下控制机电设备的启动和停止，对生产工艺参数 进行设置。2）具备对采集的信息进行整合的能力，实现对 机电设备运行状态的控制，如果检测到设备运行异常等信 息，需要及时发出报警信息，使故障设备退出运行，煤矿 生产调度管理人员可以组织维修人员到现场进行处理。3） 机电设备信息化还应该注重智能控制技术的结合，通过监 测每台机电设备的运行信息，智能控制系统可对机电设备 进行分析，根据煤矿生产的实际需要对设备运行状态进行 调整，对存在的问题进行简单地维护处理，保证机电设备 在正常条件下运行。机电设备的信息化还要求实现生产数 据的共享，将设备运行与生产管理进行结合，满足煤炭企业 生产经营的顺利进行。 3 煤矿机电自动化与信息化的关系 3.1 自动化 煤矿企业机电自动化，是开展生产管理的组织手段，把 自动化技术应用到煤矿生产整个过程，煤炭资源的开采需要 大量的产业工人，是一种高度危险的劳动密集型行业，自动 化技术应用可以替代工人来完成煤炭开采工作，从煤矿危险 区域将工人解放出来，不再从事一些繁重的开采作业，机电 自动化是煤矿企业组织生产的发展方向。 3.2 信息化 上世纪七十年代，就有专家学者提出了信息化的概 念，进入到九十年以来，信息技术得到了快速发展，通过 数十年的发展，信息技术已经发展的比较成熟，可以对煤矿 生产管理信息资源进行收集和处理，构建起完善的信息系统 可以为组织煤炭开采生产提供便利条件，让生产管理人员更 好地了解煤矿地质信息、生产信息、机电设备运行信息、人 力资源信息等，更为准备地掌握机电设备的运行状态，企 业的生产决策有着更多数据支持，对企业实现信息化管理 创造条件。 3.3 自动化与信息化的关系 早在上世纪四十代年，就已经创建了信息化理论，对信 息的传输和提取进行了大量的论述，为信息技术的发展和进 步打下了基础，采样定理的应用为数据采集提供了依据，可 以将传统的模拟量信号转变化可供计算机信息识别的数字信 号，将信息技术与自动化技术结合提供了条件。经典控制理 论的学者已经掌握了电气设备自动控制的规律，从多理论角 度进行了大量分析，将信息定义为适应外界的技术手段，并 将获取到的外界信息应用到外部世界的控制当中，是内部控 制与外界信息交互的统称，这就可以更好地体现出信息在自 179 ELECTRONICS WORLD・技术交流 动控制中的核心作用。 自动化是将获取到的信息应用到控制中，对原来的控制 方式进行优化，通过传感器采取到外界的变化，将其转变为 二进制的数字量，利用控制程序对信号进行逻辑运算和处 理，然后输出控制指令，从控制输出端口输出模拟量或数 字量，该控制过程也是信息化的具体过程，控制如何进行 优化只是采用何种最优的算法，不再依赖于从外界建立起 传统的模拟控制电路，使得电气控制系统中的继电器等元 件数量变少，电气结构也不再变得复杂，将电气信息处理 和控制交给具备更强处理功能的PLC或单片机系统。计算机 是信息化的产物，可以按照设定好的程序对外界输入的信 息进行高效地处理，处理和控制对象都是信息，控制系统 通过传感器采集到信号也是信息，计算机技术和通信技术 使得自动化与信息化两者产生了很好的结合。当前的煤矿 生产系统是由自动化技术、通信技术等建立起来的综合性 信息化、自动化系统，最为底层的是监测煤矿生产和设备 运行的各种类型传感器，将采集到的信号通过模拟量或总 线方式将信息传输过来，经过滤波处理后发送给控制器， 控制器的通信接口可以将获取信号传输给监控室中的人机 界面进行显示，同时将信号传送给内部程序进行逻辑处 理，根据控制要求输出控制信号给执行设备，同样可以采 用模拟量输出或总线的控制方式，这样就可以将自动化和信 息化两者很好地结合起来。 4 煤矿机电自动化与信息化结合应用 当前，很多煤矿机电自动化、信息化是由不同的部门进行建设，信 息化建设由企业的信息中心来完成构建，自动化控制系统由机电部门来 实现，在自动化、信息化建设时需要做好沟通与协调，将信息化与自动 化进行很好的结合。很多企业信息化建设过程中，构建了企业信息化管 理所需要的内部网络，工作人员可以通过内部网络来查找资料和问传输 文件，利用内部软件完成各种数据报表，然后提交给管理层，信息技术 应用到生产管理的并不多，一些信息还需要采用传输的方式将生产数据 记录后再上传到管理系统中，信息的及时性和准确性无法得到保证，信 息化并没有将工作人员从繁重的劳动中解放出来，没有取得实质性的管 理效果。自动化控制系统建设也多注重单套设备的运行，没有实现数据 信息的共享，使得设备运行状态和生产信息没有得到有效的应用。 需要将自动化与信息化结合起来，采用开放式的数据通信标准和接 口，将数据信息实现共享，建立起统一的数据库信息，应用成熟的OPC 技术将自动化系统的信息与企业信息化办公系统结合，可以实现监测到 煤矿生产实时数据，还可以了解到生产物资的耗费情况、机电设备的运 行情况等，使得煤矿生产管理更加科学高效。 5 结语 当前的煤矿自动化与信息化的融合还处于初级阶段，应该转变数据 信息不能共享的现状，利用信息技术和自动化技术更好地为组织生产和 决策提供数据支持，使煤矿转变为先进的高科技企业。 目前越来越多的系统应用需要高精 度的频率源支持，直接采用高稳定度的 恒温晶振成本较高，普通频率源与驯服 电路相结合的方式过于依赖卫星信号， 为了满足系统使用，本文提供了一种综 合性价比较高的提高系统频率稳定度的 方法。 1 设计案例 利用FPGA结合卫星时间秒信号、温 度传感器与老化曲线表对频率源进行驯 服是本方法的设计思路。 在常见的信号处理设计中，往往会 用到FPGA，利用FPGA计数卫星秒信号 之间的脉冲数量，根据实际计数数据与 期望值的差异，对时钟源进行调整来提 高系统频率稳定度。这种做法的好处在 于可以不需要额外增加硬件成本，靠设 备本身器件即可完成频率调节。不足之 处在于一旦失去卫星信号，面对温度变 化等因素则无法合理调节频率，故而需要在此基础上增加 温度传感器和时钟源的老化曲线表来综合驯服系统频率稳定 度。原理框图如图1所示。 图1 频率源综合驯服原理框图 一般情况下，原系统本身就带有图1所示的这些器件， 不需要额外增加硬件成本，综合成本和效益，频率源可选择 带调压的温补晶振，这样在温度变化不大的时候，不需要再 次进行调整。其流程如图2所示。 四川九洲电器集团有限责任公司 孙 淼 曾昱翔 罗 剑 汪国尧 昌 畅 一种提高系统频率稳定度的方法