煤礦企業(yè)中電氣自動(dòng)化控制系統的應用研究論文
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，現代化的煤礦生產(chǎn)一直追求著(zhù)更高的效率與安全性，這就需要大量的數字化數據與相應的控制裝置。例如：礦井水泵的開(kāi)合控制、針對通風(fēng)狀態(tài)的測量以及針對瓦斯含量的檢測等。由于以PLC為基礎的嵌入式系統可良好地適應多種嚴酷的作業(yè)條件要求，當前該技術(shù)已經(jīng)成為電氣控制系統實(shí)現自動(dòng)化運行的重要方法，具有顯著(zhù)的高效性與便捷性。為了減少煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的建設成本，加強控制系統的穩定性及實(shí)現更多功能，在建設煤礦電氣自動(dòng)化控制系統時(shí)，如何科學(xué)地進(jìn)行優(yōu)化設計應當是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。
1 煤礦電氣自動(dòng)化控制系統中的設備選型的優(yōu)化。
目前市場(chǎng)中的PLC產(chǎn)品的種類(lèi)與數量都非常多，按廠(chǎng)商進(jìn)行分類(lèi)，有西門(mén)子、歐姆龍、LG及三菱、研華、富士、松下、研祥、通用電氣、合力時(shí)等等。設備品牌、型號的差別對系統優(yōu)化設計方案的制定具有直接影響。因此，在實(shí)際工作中進(jìn)行設備選型時(shí)應從以下幾方面進(jìn)行考慮：
1.1 以系統規模為依據選擇設備�？刂葡到y自身的規模直接受煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況的影響，進(jìn)而決定了系統設計的規模及優(yōu)化過(guò)程中所選擇的PLC設備。以西門(mén)子設備為例，若僅僅需要針對瓦斯含量進(jìn)行檢測與控制，可選擇西門(mén)子S7-100等小型PLC.當系統控制內容需要對礦井水位情況進(jìn)行監測，并將其作為水泵機房運行依據，應選擇中等規模且具有閉環(huán)控制、復雜邏輯控制的PLC系統，所以應當選擇西門(mén)子S7-300等PLC.當控制系統需要實(shí)現對井下作業(yè)人員的工作及安全、瓦斯濃度等指標進(jìn)行監控，就應當選擇則具備數據通信、智能檢測以及控制的大型PLC系統，此時(shí)可選擇西門(mén)子S7-400型號。
1.2 I/O點(diǎn)設置數量及選擇類(lèi)型的確定。以控制系統運行過(guò)程中所要實(shí)現的具體功能及控制對象的實(shí)際情況為依據，對設備的輸入、輸出點(diǎn)的設置數量及類(lèi)型進(jìn)行選擇。對系統軟、硬件余量進(jìn)行確定時(shí)應以系統控制的總體容量為依據，確保容量充分利用且堅持節約原則。此外，控制系統中電氣設備類(lèi)型的選擇及其輸出功率、頻率的確定應以煤礦作業(yè)中供電實(shí)際需求為參考，輸出端包括繼電器、晶體管以及品閘管等。
1.3 合理、科學(xué)編程工具的確定。當前應用范圍較廣的控制系統中，通常以手持編程器、PLC軟件包以及圖形編程器作為主要的編程工具。其中手持編程器較多針對于微型、小規模的PLC編程，且運行效率有限；利用圖形編程器進(jìn)行編程時(shí)通常采取梯形圖，主要用于中型PLC編程。計算機加PLC軟件包編程一般用于大型PLC系統編程，其效率最高。然而這種方式的成本較高，且不利于現場(chǎng)調試。因此，為了加強煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的運行效率，應以控制系統實(shí)際情況為導向合理、科學(xué)地選擇編程工具。
2 煤礦電氣自動(dòng)化控制系統中整體構架的優(yōu)化。
2.1 硬件方面。
2.1.1 輸入電路的優(yōu)化設計。在針對輸入電路進(jìn)行設計優(yōu)化時(shí)，雖然PLC的供電電源通常具有寬幅適用性，處于A(yíng)C85V~240V.然而，由于井下作業(yè)環(huán)境及條件較為艱苦且會(huì )對電氣供電系統的可靠性、穩定性造成不利影響。通過(guò)將電源凈化元件（電源濾波器、隔離變壓器等）設置在輸入電路中可以發(fā)揮抗干擾的作用，且對保障控制系統的整體穩定性、可靠性及安全性具有很大作用。利用具有雙隔離技術(shù)的隔離變壓器，可以實(shí)現利用初級電氣中性點(diǎn)讓電路變壓器初級、次級線(xiàn)圈屏蔽層接地，進(jìn)而實(shí)現降低電流脈沖干擾的目的。此外，以DC 24V作為PLC的輸入電源并按照其容量調整負載，并進(jìn)行全面的防短路操作。這樣有助于加強煤礦整體的電氣自動(dòng)化控制系統的穩定性。
2.1.2 輸出電路的優(yōu)化設計。在針對輸出電路進(jìn)行設計優(yōu)化時(shí)，應當按照煤礦生產(chǎn)的具體要求需求，針對各類(lèi)調速裝置等電路進(jìn)行優(yōu)化。由于晶體管具有高頻高效的優(yōu)勢，能夠有效加快響應速度，因此，應將其作為主要考慮對象。如，電氣系統在對水泵機房進(jìn)行控制時(shí)，要求PLC系統應達到>6次/分鐘的輸出效率，因此繼電器更加適合，不僅可保證簡(jiǎn)化電路，同時(shí)也具備較強的抗干擾及負載能力。當電路切斷時(shí)，電路中浪涌電流可能會(huì )對PLC輸出帶電磁線(xiàn)圈等造成影響，從而導致其芯片被損壞。因此，應以續流二極管并接電路盤(pán)的方式實(shí)現吸收浪涌電流、保護芯片的作用。
2.2 軟件方面。
2.2.1 優(yōu)化結構。優(yōu)化系統軟件結構的過(guò)程中主要包括模塊化、程序化兩種優(yōu)化方式。煤礦作業(yè)實(shí)際情況直接影響著(zhù)軟件程序的調整與設計，因此，模塊化方式更加有助于后期進(jìn)行功能拓展。首先需要把控制系統的控制目標劃分為有著(zhù)不同子任務(wù)的模塊，再分別進(jìn)行調試，最后組合形成完整的系統。模塊化的結構設計，可更加便捷地進(jìn)行后期修改。
2.2.2 優(yōu)化程序。優(yōu)化程序的重點(diǎn)在于優(yōu)化I/O的分配。應堅持“按需分配”的基本原則并結合控制系統的要求，以集中化形式對輸入、輸出信號進(jìn)行編制，達到優(yōu)化系統及提高運行效率的目的。同時(shí)，應統一對系統中的定時(shí)器、計數器進(jìn)行編號，以加強控制系統的穩定性。在系統程序中大量使用的中間標志位與內部繼電器也需要統一編號后在分配地址，然后需要列出I/O分配表、中間標志位以及內部繼電器分配表。
結語(yǔ)。
社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快以及現代高新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，電子技術(shù)、信息技術(shù)及通信技術(shù)等在諸多領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)重要作用。煤礦電氣控制系統中也開(kāi)始引用自動(dòng)化技術(shù)及設備，通過(guò)從系統設備、構架等方面進(jìn)行優(yōu)化設計，從而實(shí)現提高生產(chǎn)安全性、效率、管理質(zhì)量及經(jīng)濟效益的目的。然而，煤礦電氣自動(dòng)化控制系統的建設途徑多種多樣，各種方式的建設成本與工作效率卻存在著(zhù)一定的差異，為開(kāi)展科學(xué)、有效的優(yōu)化設計工作，應當進(jìn)行反復的設計與實(shí)踐。
參考文獻。
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