煤矿电气自动化控制系统的优化设计是小编为大家推荐的电气自动化论文，欢迎大家阅读!

　　摘 要：现代化煤矿生产技术的进一步发展，使得煤矿电气自动化控制系统得到了更为广泛的应用，从而大大提升了煤矿企业的生产效益和管理水平。现阶段，基于PCL嵌入型电气自动化监控系统在我国煤矿行业的发展中得到了较为广泛的应用，但是还是需要进一步优化煤矿电气自动化监控系统的设计过程。本文从研究如何优化煤矿企业电气自动化系统中机械设备的选型方面入手，研究如何优化煤矿电气自动化监控系统的结构，为我国煤矿企业电气自动化控制系统的优化设计提供科学依据。

　　关键词：煤矿电气自动化;控制系统;机械设备选型;优化设计

　　引言

　　煤矿企业在实际的生产过程中，高安全性能、高效率的煤矿圣生产需要大量的数据资料和模型量的监控设备来完成，例如：计算瓦斯含量，检测实际通风情况，控制矿井水泵的开合等。而基于PCL嵌入型电气自动化监控系统可以适应复杂的工作环境，也能够实现煤矿电气设备的自动化监控。但是在构建煤矿电气自动化系统的过程中，如何优化设计，如何降低煤矿电气自动化控制系统的构建成本，如何提升监控系统的稳定性是煤矿企业目前面临的主要问题。笔者针对煤矿企业电气自动化控制系统中机械设备的优化选型和结构优化进行研究。

　　1.优化煤矿电气自动化控制系统中机械设备的选型

　　1.1确定煤矿电气自动化监控系统规模

　　按照煤矿实际规模和煤矿自动化监控系统规模来决定PLC机械设备的选型。例如：西门子公司生产的PLC产品，假设只需要对瓦斯浓度的检测过程进行控制，可选择SIEMENSS7-200等机械设备。假设需要结合煤矿井的水位变化情况来决定水泵机房的具体工作情况，这主要包括了复杂的逻辑型控制和闭环型控制，这就需要选择SIEMENSS7-300等机械设备;而结合矿井下的瓦斯浓度和其他参数对井下工作人员进行科学化的管理，这会涉及到通信、智能化检测和控制，这需要选择大型的PLC产品。

　　1.2明确I/O点的种类

　　按照煤矿电气自动化控制的具体要求和被监控对象的复杂情况，对机械设备的I/O点的种类和数量进行详细的统计，并列出清单;再通过估计系统的监控内容容量来明确需要保留软件和硬件资源的余量，同时需要充分注意不能过度浪费资源。此外，还需要按照煤矿实际供电情况来明确机械设备输出点的具体动作频率，进而判断出输出端口是采用继电器输出或是利用晶体管来完成输出工作。

　　1.3选择适合的软件编程工具

　　从目前情况来看，煤矿电气自动化控制系统的软件编程工具包括了手持编程工具、计算机加PLC包、图形编程工具等主要方式。

　　(一)手持编程工具只适用于厂家明文规定的语句表的编程中，这种工具的工作效率较低，只能用在小规模的PLC的编程中。

　　(二)计算机加PLC包属于效率最高的编程方式，但这种编程方式的单价较高，并不适用于操作现场调试。通常情况下在大型或中型煤矿电气自动化控制系统中进行软件编程和硬件组态工作，为进一步提升机械设备的自动化控制效率，要求结合具体情况，选择是适合的软件编程工具。

　　2.优化煤矿电气自动化控制系统的结构

　　2.1硬件结构设计的优化

　　硬件结构作为整个煤矿电子自动化控制系统的核心部件，对整个煤矿电气自动化控制系统的安全、稳定运动起着直接的影响。所以需要对硬件结构设计进行优化。因为使用要求的不同，所使用的硬件也会出现一定的差异，而本文针对所有控制系统需要高度关注的输出电路、输入电路和系统抗干扰部件等进行研究。

　　(一)针对系统输出电路进行优化。对于系统的输出电路进行优化，需要结合煤矿生产的具体要求，对所有指示标志与调速设备等均需要利用晶体管来完成输出工作，使得它能够负荷高频率的动作，并提升了响应的速度。例如：煤矿水泵机房电气自动化控制系统中的PLC系统输出率假设控制在5次/min以下，能够利用继电器进行输出，这种设计方式可以保证电路的简单化，并能够提高抗干扰能力和带负载能力。但是假设PLC系统输出带电磁线圈在断电时，可能会出现浪涌电流，使得PLC芯片受到损坏。

　　所以为防止这种问题的发生，能够在其他的电路盘并能连接流二极管，使得它能够吸收浪涌电流，并对PLC芯片起到很好的保护。假设PLC系统动作频率控制在6次/min到10次/min之间，也可以利用继电器来完成输出工作，但是通常情况下利用固态型继电器或中间式继电器有效控制水泵房的开合。

　　(二)针对系统输入电路进行优化。对于系统的输入电路进行优化，重点考虑PLC系统供电电源，通常情况下，是控制在交流90到250V之间，这具备了加强的宽幅适用性能。但是因为矿井下工作环境较为复杂、恶劣，且我国现阶段供电的不稳定，所以为了实现抗干扰目的，保障系统的安全运行，要求在输入电路部件中安装电源净化设备，例如：安装电源滤波器、隔离变压器等。

　　(三)抗干扰的优化设计。系统的抗干扰设计是所有煤矿电气自动化控制系统需要引起高度关注的问题。而对抗干扰进行优化设计可以从二点出入：其一，利用隔离变压器进行抗干扰优设计。电网中存在高频率干扰主要是由于原副边绕组间的分布式电容耦合形成，因此要求利用超隔离变压器，并把中性点通过电容和地面连接起来。其二，优化布线。利用强点动力线路或是弱电信号线方式分开走线，并保证这之间有一定的间距，从而起到较好的抗干扰效果。

　　2.2软件结构的优化设计

　　软件结构的优化设计可以与硬件结构设计一同进行，其关键工作在于按照煤矿电气自动化控制系统送的基本步骤，把软件结构设计转化成梯形图，这也属于PLC系统在电气自动化控制系统的具体应用中出现的主要问题。对软件结构进行优化设计主要从两点出发：

　　其一，对软件程序设计过程进行优化，而这关键在于对I/O点的优化。按照煤矿电气自动化控制喜用的具体要求分配I/O点，最大限度地实现I/O信号的集中编制，进而全面提高系统的维护质量。

　　其二，对软件结构进行优化设计，包括了对基础程序与模块的优化设计。在实际的煤矿生产过程中，把煤矿电气自动化控制系统的控制对象分为数个模块，再对其进行调试与编写，最后把它们组合成一个完成的软件程序。对于模块的优化设计使得煤矿电气自动化控制系统调整起来更加方便。

　　3.结语

　　综上所述，煤矿企业可以从优化煤矿电气自动化控制系统中机械设备的选型以及优化煤矿电气自动化控制系统的软件结构与硬件结构来实现煤矿电气自动化控制系统的优化设计。

　　摘要：:煤矿企业在实际生产、监控、操作的过程中主要采用电气自动化控制。一套优良的电气自动化控制系统对于保证企业稳定、高效的生产运行起着至关重要的作用，同时电气化控制生产的过程，可以给煤矿生产提供足够的安全保证。文章从电气自动化控制系统的控制方式入手来介绍电气自动化控制在软件硬件方面优化的具体方法，引出对于设备的选型原则。

　　关键词：:煤矿;电气自动化;优化分析

　　电气自动化控制的技术在煤矿安全生产过程中操控着生产过程的每一个环节，所以要对电气系统进行升级首先就应当对电气化自动控制方法进行升级，同时对于采煤过程中的各个环节进行进一步的效率化控制以及规范处理。为保证采煤系统在工作过程中系统运行的效率和可靠性就要对于井上下供配电系统、通风系统、瓦斯检测系统、综采系统、机运系统以及排水系统等关键点进行重点把握，确保全矿井的安全生产。

　　1煤矿电气自动化控制过程中对软件的优化过程

　　电气自动化控制系统应用在煤矿生产的过程中首先需要注意的点就是对于监测系统整体的控制和监测，确保不会在运行过程中出现供电风险，进而导致效率的降低，具体则应当是对于供电系统的经济运行方面加以精确的监控检测，按照煤矿的具体施工情况来对不同模块的电能分配进行细致处理，确保不大量出现电力浪费等。电气自动化过程控制系统可以有效监测煤矿机械运行问题，在杜绝安全事故的同时结合电气控制效果来改善煤矿作业过程中机械运行的情况。优化过程包括软件优化，硬件优化和设备选型的优化过程，见图1。煤矿生产过程中电气自动化控制进行优化的两个主要措施是软件优化和硬件优化，其中软件通常是基于操作系统的一些技术方式来进行调整(如采用DCS控系统，实现全矿全网集中控制)，在煤矿电气自动化控制系统当中引用PLC技术来提高软件优化过程，这也对软件优化过程提出了更大的要求。软件优化过程又主要是包括了结构优化和程序优化两个方面。

　　1．1软件结构优化

　　软件结构是煤矿电气自动化控制系统框架的主要构成模块，同时软件结构设计的过程首先需要满足煤矿生产过程的要求，因而应当根据工作时环境等实际情况来设计软件结构。软件结构的优化关键在于模块设计，通过模块设计来拓宽软件结构的功能，同时在施工过程中还可以根据煤矿开采的情况随时对软件进行优化，以满足生产要求。软件结构优化的过程可以分为几种类型，首先可以根据煤矿开采的实时情况来将煤矿电气自动化控制系统的软件结构划分为几个功能性的模块，然后对于不同的模块结合实际提出目标，保证模块改进时保持标准结构的同时，采取拓扑方式设置多种情况下的子任务结构模块来促成软件的多样性和普遍适用性。其次，煤矿电气自动化控制系统中的控制程序主动调整运行结构，在确保软件结构的完整性的前提下优化软件，这样可以保证软件结构不会出现漏洞。最后，在已给出任务的条件下，结合任务进行软件结构的调整，以确保软件和煤矿作业的同步性。

　　1．2软件程序优化

　　这里软件程序是自动化控制过程中系统所含有的程序。在软件程序优化的过程中要结合设备的更新换代将新增设备及工艺指标引入系统，最重要的就是对于I/O的重新分派，在优化软件程序的过程中，重新编制I/O来满足生产工艺要求，I/O的优化程度可以直接决定软件程序运行的效率，该种方法可以避免程序中出现重复序列，确保了电气自动化控制系统的安全。除此之外软件程序优化的过程中也要考虑到PLC的结合。

　　2煤矿电气自动化控制过程中对硬件进行的优化

　　在煤矿电气自动化控制系统应用优化、分析优化过程中，硬件优化直接影响电气控制过程的稳定性。煤矿电气自动化控制系统应用优化分析的过程能够在一定程度上消除电气控制在煤矿施工过程中运行的误差，体现安全控制的原则。

　　2．1防干扰设计

　　硬件防干扰设计是基于外界环境影响进行的抗干扰设置，电气自动化控制系统中硬件设施的抗干扰通常包括硬件布线以及抗干扰线路的设置，通常是在线路外部增设屏蔽电缆，消除电气硬件线路之间的干扰，以提高电气硬件线路运行的效率。除此之外就是进行隔离设置，利用变压器隔离设计来减少干扰，利用中性点接地来确保变压器运行的环境。最后则是设计电磁屏蔽来解决电磁干扰。

　　2．2输入电路

　　考虑煤矿井下电气自动化控制系统工作的特殊性，优化设计时应控制电气电路输入的方式，降低能耗。煤矿作业能耗较大，应提高电路供应水平。很多企业在线路上添加净化原件来降低脉冲干扰提高供电质量。煤矿输入电源在通常情况下都能够达到容量负载的标准值，在这一过程中应当注意防止电路因为短路而遭到破坏。

　　2．3输出电路

　　输出电路设计优化应根据实际情况的指标来进行。若煤矿作业过程中没有有效地控制输出电路，则很容易产生负载不均衡的情况，影响到电能输出效率，甚至给设备带来一系列破坏，所以电气输出电路的设计过程中通常会接入二极管。输出电路虽然高效率运行，但容易发生电荷负载或者电磁干扰，应当在输出电路中安装一定数量的二极管来保证安全生产。

　　3系统设备选型

　　电气自动化是设备的选型就直接影响控制控制系统的优化效率。

　　3．1优化PLC设备

　　PLC在电气自动化控制系统占主要地位，因而对于PLC设备进行优化可以起到事半功倍的效果。现在市场上的PLC设备多种多样，企业要对于PLC设备进行全面优化就应当选择高性能且全面契合施工要求的PLC设备。通常企业在电气自动化控制系统当中选择的是规格等都居于中等的PLC设备来确保电气系统自动化控制，这样的选择可以在有效监督系统电气运行过程的同时来降低设备优化所需要的成本，节省资源。体积规格处于中等层次的PLC设备一般都能够满足煤矿施工过程中自动化控制的要求标准，与此同时采用中等PLC设备可降低采购成本，进而体现出PLC设备优化过程的意义所在。

　　3．2优化I/O设备

　　I/O设备进行优化可显著提高电气自动化控制系统的功能，提供一套科学有效的标准电气控制的模式。I/O点在设备优化过程中占据最为关键的地位，因而首先要对I/O点进行统计，然后据此优化设备，进而提供进一步优化的基础。

　　4结语

　　电气自动化控制系统在煤矿运营的过程中占据了核心地位，促进了现代煤矿工业的发展。煤矿运营的过程中电气自动化控制系统优化占据重要地位，保障电气自动化控制系统发展的成熟和多样化确保电气自动化控制的过程，增加电气自动化控制系统在煤矿生产过程中的应用，将使煤矿运营过程效益提高。

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