煤矿电气自动化控制系统创新设计

摘要：近年来，我国现代煤矿技术突飞猛进的发展，在煤矿生产中引入了电气自动化控制技术，大大提升了煤矿生产效率和生产产量。随着计算机技术、电气自动化技术的发展，电气系统智能化、自动化水平不断提高，不仅可以对系统内各设备提供精准的控制，也实现了设备运行过程中各信息的顺利传输。由于煤矿生产环境恶劣，在设备控制和监测方面存在诸多问题，影响了煤矿电气系统的正常运行。因此企业应该对煤矿电气自动化控制系统设计进行创新和改进，将PLC电气自动化应用于控制系统中，从而提升系统运行的稳定性和安全性。

关键词：煤矿 电气自动化 控制系统 创新设计

在现代化煤矿生产过程中，安全、高效的生产离不开数字化、自动化的控制装置。在计算机相关技术的发展与进步下，基于PLC技术的电气自动化控制系统能适应各种恶劣的工作环境，是实现煤矿高效率、高安全性生产的关键手段。在煤矿电气自动化控制系统设计中，如何对设计进行创新与优化，以最低构建成本，提升系统运行的安全性和可靠性，增强系统使用性能是目前煤矿企业和社会共同关注的问题。本文就煤矿电气自动化控制系统设计的创新与优化进行了研究分析，促使煤矿生产、运输、存放等过程向智能化、自动化、现代化方向发展。

1 单片机电气自动化控制系统在煤矿生产中的应用

随着社会经济不断增长，人们在生产生活中消耗的能源也越来越多，对煤炭资源的依赖程度就越来越高，使得煤矿开采力度逐渐增大，加上工作环境较为恶劣，给煤矿安全生产带来了一定的难度。在煤矿生产中引入电气自动化控制系统，不仅能确保煤矿开采工作顺利进行，还可以节省经济支出，实现煤矿企业最大化经济效益。电气自动化控制系统的核心是单片机，不同生产环境下，单片机的选择原则和方式都应该有所不同。相关技术人员应该根据煤矿开采和生产的实际环境，对其进行全面、深入的勘察与分析，这是确保单片机在煤矿生产设备中正常工作的关键环节。其次应该做好单片机使用过程中防水、防漏电工作。目前在我国大多数煤矿生产中，往往采用PLC单片机，不仅做到很好的防水保护，还可以在出现漏电现象时，自动采取很好的应对措施，确保系统运行的稳定性。同时PLC单片机还具有工作效率高、耗能少、抗干扰强等优点，所以在煤矿生产中得到了广泛的应用。单片机在煤矿生产中主要是对系统设备进行实时保护，通过检测电信号，将其转换为电压信号，并经过内部系统对所检测出的信号进行一定程度的放大，以此转换为可供使用的电压信号，然后传送至CPU，通过计算机将信息显示出来。

2 煤矿电气自动化控制系统设计的创新与优化

2.1 创新设备选型

目前市场上有较多品牌的PLC产品，其品牌不同所使用到的方案也存在明显的差别，对应煤矿电气自动化控制系统的工作性能也不尽相同。详细分析如下：

2.1.1 分析系统规模。在PLC设备选型前，需要对自身系统的规模进行深入分析，尽可能缩小设备选择的范围。若仅仅要求PLC设备实现对瓦斯浓度的检测，可以选择一般微型设备。如果要求水泵机房可以根据变化的水位进行工作方式和状态的更改，这就给PLC设备在逻辑和闭环上控制提出了更高的要求，因此必须选择中等的PLC设备。若想对矿井中生产人员进行实时监测。首先要对井下通信和控制进行监测，中等和微型设备是不能满足其监控要求的，只能选择大型的PLC设备。

2.1.3 选择编程工具。在选择编程工具时，应该根据系统规模确定适合自身的编程工具，确保系统编程能快速高效的完成。针对小规模PLC设备编程，往往选择梯形编程方式，该方式较为简洁，在中型PLC编程中非常实用。对大型PLC设备编程而言，一般使用计算机和PLC软件包进行编程，但是该方式不仅会消耗大量的资金，现场调试也十分不便，一般只针对大型煤矿自动化控制系统编程。

2.2 创新硬件设计

2.2.2 输出电路的创新。系统输出电路设计创新，需要根据煤矿生产的实际需求，对各种指示标志、调速装置等采用晶体管进行输出，促进其响应速度的提升。在煤矿水泵机房的电气自动化控制系统中，PLC输出频率为6次/min，可以采用继电器输出，其抗干扰能力与带负载能力相对较强。如果PLC输出带电磁线圈或者其他感性负载，为避免产生浪涌电流对PLC芯片造成损坏，可以在电路盘上接续二极管，使其充分吸收浪涌电流，保证PLC芯片。

2.2.3 抗干扰设计创新。煤矿工作环境比较恶劣，给电气自动化控制系统也提出了更高的要求，电磁脉冲对系统芯片的干扰十分容易导致系统失灵，因此必须做好系统抗干扰创新。一是可以采用隔离变压器抗干扰，将中性点经电容接地。二是采用金属壳屏蔽系统产生的电磁，将PLC控制系统置于金属质地的工作柜，将外壳接地，以避免静电、电磁脉冲和空间辐射对系统的干扰。第三将强电动力线路、弱电信号分开走线，并保证一定的间隔，通过双绞线传输模拟信号，能起到较好的抗干扰作用。

2.3 创新软件设计

2.3.1 软件结构创新设计。软件设计主要包括基本程序设计和模块化设计。在煤矿生产中，应该根据煤矿开采的不同程序，对程序进行适时调整，采用模块化设计对后续功能拓展有较好的作用。将煤矿电气自动化控制系统的目标分为多个子任务模块，分别对其进行编写和调试，最终将其组合成为一个完整的程序。模块化程序创新设计，提高了电气自动化控制水平，使其更符合实际的生产状况。

2.3.2 程序设计过程的创新。若想实现程序优化设计，应该根据煤矿电气自动化控制系统的实际需求，按需分配I/O，将整个系统的I/O信号进行集中编制，以提升系统的维护效率。程序中定时器、计数器、继电器需要统一编号，切不可重复同一个编号，进而促进系统运行可靠性的提升。在地址分配完成后，应该详细列出I/O分配情况和内部继电器标志位分配表。

3 总结

在国民经济不断发展下，我国现代煤矿技术加快了发展脚步，在生产过程中使用电气自动化控制技术，大大提升了煤矿生产效率，确保了生产安全。本文主要基于PLC电气自动化控制，对目前电气自动化控制系统存在的问题进行分析，并对系统设计进行创新和优化，这对提升系统的工作效率、实现安全生产、促进煤矿企业健康发展具有深远的意义。在创新过程中，应该根据煤矿生产的实际需求，结合整个电路自身特点和工作环境，确保系统各方面指标符合相关标准与要求，实现现代化、智能化、标准化的煤矿电气自动化控制。