煤矿电气自动化控制系统分析
作者:佚名; 更新时间:2017-09-30

  关键词:电气自动化;PLC;控制系统;优化设计

  引言

  电气自动化控制系统已经深入煤矿生产的每一个环节,并取得良好的应用成果。煤矿生产离不开数字处理与风险预测,这需要专业的控制装置,而嵌入式PLC自动电气控制系统能够适应各种恶劣环境,因此在煤矿工业领域得到十分广泛的应用。本文立足于煤矿电气自动化系统,深入研究优化电气自动化控制系统的方案,从而提高系统的稳定性。

  1煤矿电气自动化控制系统

  1.1参数测量与控制

  就电气控制系统而言,温度控制、矿井水泵的开合控制都是其核心内容,将直接反映煤矿的电气设备的运行情况,因此优化电气设备的控制系统对于煤矿的生产工作具有十分重要的意义。通常情况,测量设备的热电阻作为对应的传感器都能保持清晰的传感功能,需要注意的是,要将传感器的温度保持在100℃以内[1]。通过将温度信号转换为电压信号,最终实现闭环控制。电气控制系统在企业的日常煤矿生产工作中扮演着关键角色,可以借助监控层与网络连接,从而实现对瓦斯含量的计算、通风情况的检测、采集数据的工作,动态的对单元过程、设备进行控制。而管理监控层的应用主要是利用组态,采集数据信息,实现优化处理相关信息数据的目的。

  1.2PLC控制器

  PLC控制器作为自动化的控制设备能够用于煤矿生产电气设备的控制工作。煤矿生产电气控制系统主要采用PLC(可编程控制器)支持煤矿生产电气设备的整体运作。一般来说,自动化煤矿生产电气设备的PLC可编程控制器主要由CPU主站单元、数字量输出模块、拟量输出模块、特殊通讯模块、数字量输入模块及模拟量输出模块六大部分组成。主站单元CPU处理器增加了输出点,从而方便系统直接对煤矿生产电气设备进行控制,另外,在转速、频率方面拟量输入模块都有很大进步,不但能够用于采集信号,还能保证操作员用于多线操作。此外,扩展单元将煤矿生产电气设备分为上下部分,配置16点数字输出模块,从而增强电气控制系统对电气设备损坏报警系统等部分的控制,增加数字信号的交换频率,在低成本的基础上实现高性能的煤矿生产设备电子控制系统构成,控制执行元件工作的时序,从而达到理想的煤矿生产效果[2]。

  1.3信息采集系统

  采集信息是PLC的主要功能,作用于煤矿电气自动化控制系统核心部分。通过通讯模块,将矿井下情况的信号以参数的形式传送至可编程控制器中,并根据煤矿生产的电气设备的实际运行的情况进行风险评估,以便在突发情况发生时及时反馈给相关技术人员。另一方面,能够通过主从站之间的信息交换,实现人机交互的工作状态,不断将运行信息以声光的方式发送,可以进行连锁保护,这是电控系统本身具有的一个重要功能[3]。1.4电磁阀在煤矿生产作业之中,所使用的电磁阀可以通过进气系统划分为两类,分别是耐腐型电磁阀及普通型电磁阀。由于煤矿作业的工作环境相对复杂,存在着大量腐蚀性物质,这些腐蚀性物质会影响煤矿生产电气设备的正常使用。如何提高煤矿生产电气设备的抗腐蚀性成为业内关注的焦点。耐腐型的电磁阀通常用四氟乙烯制成,具有成本低廉、抗腐蚀性强的特点,因此被广泛应用于煤矿生产作业的进气系统中。

  2煤矿电气自动化控制系统构架的优化

  2.1硬件部分的优化

  电气自动化控制系统的硬件部分是煤矿电气自动化控制系统的核心部分,直接影响煤矿电气自动化控制系统的稳定性,与煤矿生产的效率息息相关,因此加强硬件部分的优化,对于煤矿电气自动化控制系统的构架具有十分重要的意义。在设计煤矿电气控制系统硬件时,应当从系统输入电路入手,考虑煤矿井下工作条件较为恶劣,而PLC供电的电源一般是交流电,在80V~240V之间,因此为保证电气自动化控制系统正确运行,需要选择宽幅、适用的输入电路。此外,考虑到煤矿井下工作对自动化控制系统的信号具有一定的干扰,因此为了保证电气自动化控制系统正常运行,要适当增强系统输入电路的抗干扰性能。采用隔离变压器能够增大变压器的初级线圈屏蔽层与刺激线圈屏蔽层的接触面积,有效减少矿井下面的脉冲干扰。调整输入电路的荷载量也是避免短路操作的重要手段,一般来说,如果系统输入电路存在过载的情况,会直接导致系统无法正常运行,影响煤矿电气自动控制系统正常工作。除了优化系统输入电路,还要优化系统输出电路,采用晶体管输出是输出电路的重要优化方面,一方面,采用晶体管进行输出能够适应高频动作,并且晶体管的抗干扰能力较强,能够保证电路不受其它信号的干扰。另一方面,以煤矿的水泵机房为例,使用晶体管进行输出能够有效简化输出动作,避免PLC芯片在使用过程中损毁。

  2.2软件的优化设计

  软件是整个系统运行的核心,因此加强软件的优化设计,能够有效提高煤矿电气自动化控制系统的运行效率。一般来说,煤矿电气自动化控制系统的软件优化设计可与硬件的优化设计同时进行,一方面,软件优化设计与硬件优化设计同时进行,能够保证煤矿电气自动化系统的同步性。另一方面,软件优化设计与硬件优化设计同步进行,还能有效避免设计中不兼容的情况发生,从而提高煤矿电气自动化控制系统的稳定性与合理性。煤矿电气自动化软件设计的核心在于将软件设计转化为梯形图,将软件设计分为软件结构的优化设计与软件程序的优化设计两个步骤。煤矿电气自动化控制系统的软件部分,与常规电气自动化控制系统别无二致,然而在模块化设计的过程中,煤矿电气自动化控制系统的软件部分与常规电气自动控制系统的软件设计就截然不同了。由于煤矿电气自动化控制系统的模块化设计是后续功能拓展的关键,因此初始设计时,要根据煤矿日常任务进行设计,在同一的系统下将任务分为多个子任务模块,然后再进行统一调试,最后将其组合成一个完整的程序。因此相关设计人员要深入调查煤矿作业的流程,并根据实际生产要求优化煤矿电气自动化控制系统软件部分的结构设计,提升煤矿电气自动化控制系统的日常运行效率。

  2.3抗干扰优化设计

  系统的抗干扰设计是煤矿电气自动化控制系统必须考虑的问题,由于煤矿工作环境较为复杂,井下作业工作环境十分恶劣,因此加强煤矿电气自动化控制系统抗干扰优化设计十分必要。电磁脉冲是系统芯片的天敌,一旦电磁脉冲超过可承受的范围,会引起系统崩溃。因此抗干扰优化设计主要针对防腐与防信号干扰两个方面来探讨。加强电气控制集装箱、配电箱的防腐处理,是防止电机出现故障、保证煤矿生产的电气设备正常运行的保障。可以通过防腐处理技术,将电气设备的转轴与外壳进行清理维护。此外,防腐涂料的应用也是加强电气控制技术的重要手段,相关工作人员需要针对容易生锈的控制集装箱的外壳进行防腐处理,从而保障煤矿生产的电气设备内部元件的稳定性。在电气基础设施与控制集装箱的安装工作中,要求相关工作人员考察安装地点的施工条件,从而按照有利于电气设备控制的方向进行整体布局,一定程度上能够提升电气设备对煤矿生产作业的整体调控能力。而采用隔离变压器抗干扰能够有效规避电磁脉冲对系统芯片的损坏,保证煤矿电气自动化控制系统的稳定性。此外,采用金属外壳也对电磁脉冲起到一定的屏蔽效果,可将PLC控制装置置于金属质地的工作柜中,能够屏蔽大多数电磁脉冲及空间辐射,保证煤矿电气自动化控制系统正常运行。

  3结语

  随着电子技术发展,电气自动化控制技术在煤矿生产中得到广泛应用,也促进煤矿生产效率的提高。然而,如何对煤矿电气自动化控制系统进行优化设计,还需要设计人员不懈努力,进行反复设计与实践。

  参考文献:

  [1]刘琴.煤矿电气自动化控制系统的优化设计[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2013(11):281-282.

  [2]刘晓军.浅谈煤矿电气自动化控制系统的设计[J].科技与企业,2014(9):124.

  [3]王玉英,王文魁.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].电脑知识与技术,2011(32):8055-8057.

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