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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]。通過將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，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，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。
參考文獻(xiàn)：
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