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煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)分析
現(xiàn)代煤礦的生產(chǎn)技術(shù)在不斷地進(jìn)步和發(fā)展,電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的引入,進(jìn)一步提高了煤礦生產(chǎn)的效率和管理能力。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：基于PLC的電氣自動(dòng)系統(tǒng)，深入研究煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以供相關(guān)從業(yè)人員借鑒學(xué)習(xí)。
關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；PLC；控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)
引言
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)深入煤礦生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，并取得良好的應(yīng)用成果。煤礦生產(chǎn)離不開數(shù)字處理與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，這需要專業(yè)的控制裝置，而嵌入式PLC自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，因此在煤礦工業(yè)領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用。本文立足于煤礦電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，深入研究優(yōu)化電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的方案，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)
1.1參數(shù)測量與控制
就電氣控制系統(tǒng)而言，溫度控制、礦井水泵的開合控制都是其核心內(nèi)容，將直接反映煤礦的電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，因此優(yōu)化電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)對于煤礦的生產(chǎn)工作具有十分重要的意義。通常情況，測量設(shè)備的熱電阻作為對應(yīng)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(nèi)[1]。通過將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電氣控制系統(tǒng)在企業(yè)的日常煤礦生產(chǎn)工作中扮演著關(guān)鍵角色，可以借助監(jiān)控層與網(wǎng)絡(luò)連接，從而實(shí)現(xiàn)對瓦斯含量的計(jì)算、通風(fēng)情況的檢測、采集數(shù)據(jù)的工作，動(dòng)態(tài)的對單元過程、設(shè)備進(jìn)行控制。而管理監(jiān)控層的應(yīng)用主要是利用組態(tài)，采集數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處理相關(guān)信息數(shù)據(jù)的目的。
1.2PLC控制器
PLC控制器作為自動(dòng)化的控制設(shè)備能夠用于煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的控制工作。煤礦生產(chǎn)電氣控制系統(tǒng)主要采用PLC（可編程控制器）支持煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的整體運(yùn)作。一般來說，自動(dòng)化煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的PLC可編程控制器主要由CPU主站單元、數(shù)字量輸出模塊、擬量輸出模塊、特殊通訊模塊、數(shù)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(diǎn)，從而方便系統(tǒng)直接對煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備進(jìn)行控制，另外，在轉(zhuǎn)速、頻率方面擬量輸入模塊都有很大進(jìn)步，不但能夠用于采集信號(hào)，還能保證操作員用于多線操作。此外，擴(kuò)展單元將煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備分為上下部分，配置16點(diǎn)數(shù)字輸出模塊，從而增強(qiáng)電氣控制系統(tǒng)對電氣設(shè)備損壞報(bào)警系統(tǒng)等部分的控制，增加數(shù)字信號(hào)的交換頻率，在低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高性能的煤礦生產(chǎn)設(shè)備電子控制系統(tǒng)構(gòu)成，控制執(zhí)行元件工作的時(shí)序，從而達(dá)到理想的煤礦生產(chǎn)效果[2]。
1.3信息采集系統(tǒng)
采集信息是PLC的主要功能，作用于煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)核心部分。通過通訊模塊，將礦井下情況的信號(hào)以參數(shù)的形式傳送至可編程控制器中，并根據(jù)煤礦生產(chǎn)的電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行的情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，以便在突發(fā)情況發(fā)生時(shí)及時(shí)反饋給相關(guān)技術(shù)人員。另一方面，能夠通過主從站之間的信息交換，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的工作狀態(tài)，不斷將運(yùn)行信息以聲光的方式發(fā)送，可以進(jìn)行連鎖保護(hù)，這是電控系統(tǒng)本身具有的一個(gè)重要功能[3]。1.4電磁閥在煤礦生產(chǎn)作業(yè)之中，所使用的電磁閥可以通過進(jìn)氣系統(tǒng)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(yè)的工作環(huán)境相對復(fù)雜，存在著大量腐蝕性物質(zhì)，這些腐蝕性物質(zhì)會(huì)影響煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的正常使用。如何提高煤礦生產(chǎn)電氣設(shè)備的抗腐蝕性成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。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(qiáng)的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)氣系統(tǒng)中。
2煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)構(gòu)架的優(yōu)化
2.1硬件部分的優(yōu)化
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件部分是煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心部分，直接影響煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，與煤礦生產(chǎn)的效率息息相關(guān)，因此加強(qiáng)硬件部分的優(yōu)化，對于煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)架具有十分重要的意義。在設(shè)計(jì)煤礦電氣控制系統(tǒng)硬件時(shí)，應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)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(dòng)化控制系統(tǒng)正確運(yùn)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(dòng)化控制系統(tǒng)的信號(hào)具有一定的干擾，因此為了保證電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，要適當(dāng)增強(qiáng)系統(tǒng)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(jí)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(diào)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(tǒng)輸入電路存在過載的情況，會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，影響煤礦電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)正常工作。除了優(yōu)化系統(tǒng)輸入電路，還要優(yōu)化系統(tǒng)輸出電路，采用晶體管輸出是輸出電路的重要優(yōu)化方面，一方面，采用晶體管進(jìn)行輸出能夠適應(yīng)高頻動(dòng)作，并且晶體管的抗干擾能力較強(qiáng)，能夠保證電路不受其它信號(hào)的干擾。另一方面，以煤礦的水泵機(jī)房為例，使用晶體管進(jìn)行輸出能夠有效簡化輸出動(dòng)作，避免PLC芯片在使用過程中損毀。
2.2軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)
軟件是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心，因此加強(qiáng)軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效提高煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。一般來說，煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)可與硬件的優(yōu)化設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，一方面，軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)與硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，能夠保證煤礦電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的同步性。另一方面，軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)與硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，還能有效避免設(shè)計(jì)中不兼容的情況發(fā)生，從而提高煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與合理性。煤礦電氣自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)的核心在于將軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為梯形圖，將軟件設(shè)計(jì)分為軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與軟件程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩個(gè)步驟。煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件部分，與常規(guī)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)別無二致，然而在模塊化設(shè)計(jì)的過程中，煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件部分與常規(guī)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)就截然不同了。由于煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)是后續(xù)功能拓展的關(guān)鍵，因此初始設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)煤礦日常任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在同一的系統(tǒng)下將任務(wù)分為多個(gè)子任務(wù)模塊，然后再進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試，最后將其組合成一個(gè)完整的程序。因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員要深入調(diào)查煤礦作業(yè)的流程，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求優(yōu)化煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的日常運(yùn)行效率。
2.3抗干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)是煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須考慮的問題，由于煤礦工作環(huán)境較為復(fù)雜，井下作業(yè)工作環(huán)境十分惡劣，因此加強(qiáng)煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)抗干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)十分必要。電磁脈沖是系統(tǒng)芯片的天敵，一旦電磁脈沖超過可承受的范圍，會(huì)引起系統(tǒng)崩潰。因此抗干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)主要針對防腐與防信號(hào)干擾兩個(gè)方面來探討。加強(qiáng)電氣控制集裝箱、配電箱的防腐處理，是防止電機(jī)出現(xiàn)故障、保證煤礦生產(chǎn)的電氣設(shè)備正常運(yùn)行的保障�？梢酝ㄟ^防腐處理技術(shù)，將電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)軸與外殼進(jìn)行清理維護(hù)。此外，防腐涂料的應(yīng)用也是加強(qiáng)電氣控制技術(shù)的重要手段，相關(guān)工作人員需要針對容易生銹的控制集裝箱的外殼進(jìn)行防腐處理，從而保障煤礦生產(chǎn)的電氣設(shè)備內(nèi)部元件的穩(wěn)定性。在電氣基礎(chǔ)設(shè)施與控制集裝箱的安裝工作中，要求相關(guān)工作人員考察安裝地點(diǎn)的施工條件，從而按照有利于電氣設(shè)備控制的方向進(jìn)行整體布局，一定程度上能夠提升電氣設(shè)備對煤礦生產(chǎn)作業(yè)的整體調(diào)控能力。而采用隔離變壓器抗干擾能夠有效規(guī)避電磁脈沖對系統(tǒng)芯片的損壞，保證煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)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(zhì)地的工作柜中，能夠屏蔽大多數(shù)電磁脈沖及空間輻射，保證煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。
3結(jié)語
隨著電子技術(shù)發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，也促進(jìn)煤礦生產(chǎn)效率的提高。然而，如何對煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，還需要設(shè)計(jì)人員不懈努力，進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。
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