煤礦自動化控制精品(七篇)

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篇(1)

關(guān)鍵詞：自動化控制；煤礦；通風(fēng)；

一、基于IP協(xié)議的控制系統(tǒng)在煤礦通風(fēng)中的應(yīng)用

1.1系統(tǒng)主要功能

一是現(xiàn)場手動操控功能，即可以不經(jīng)過分站控制器，完全通過人工操控系統(tǒng)外部硬件，實現(xiàn)風(fēng)機的啟動、暫停和停止；二是半自動操控功能，即人工現(xiàn)場操控遠(yuǎn)程系統(tǒng)的主分站，有針對性的選擇風(fēng)機的啟動、暫停和停止；三是自控功能，即系統(tǒng)通過現(xiàn)場采集對風(fēng)機的狀態(tài)信息實施分站，以決定風(fēng)機的自動化控制啟動、暫停、停止，達(dá)到礦井生產(chǎn)的需求；四是“三遙”功能，即遙測和遙信以及遙控功能。遙測功能主要是對現(xiàn)場通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓和瓦斯?jié)舛纫约半姍C的速度、溫度、電壓、電流和功率等數(shù)值進(jìn)程遠(yuǎn)程測量，并傳遞給系統(tǒng)主機，遙信功能則是遠(yuǎn)程采集風(fēng)機、風(fēng)門和電機現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)量，并傳遞給系統(tǒng)主機；遙控功能則是負(fù)責(zé)實施遠(yuǎn)方系統(tǒng)主機的操控命令；五是數(shù)據(jù)顯示功能，即能對監(jiān)測到的遠(yuǎn)方和本地的信號數(shù)據(jù)實時顯示；六是故障記憶功能，即故障自動發(fā)生之后自動記錄故障發(fā)生的相關(guān)數(shù)據(jù)信息；七是自動報警功能，即只要系統(tǒng)監(jiān)測值超過預(yù)設(shè)的極限值，不管是在遠(yuǎn)方還是本地系統(tǒng)都能自動報警；八是冗余功能，即在系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障之后，盡可能的維護整個系統(tǒng)安全有效的工作；九是拓展功能，即能在需要增加監(jiān)控分站時，確保能隨時與系統(tǒng)相連接。

1.2煤礦通風(fēng)系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制的運轉(zhuǎn)

應(yīng)用這一系統(tǒng)之后的煤礦自動化控制通風(fēng)系統(tǒng)主要由地面集控中心和工業(yè)以太環(huán)形網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控及信息集成分站三部分構(gòu)成。主站借助以太網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)分站數(shù)據(jù)的實時交換，自動化控制系統(tǒng)分站則負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行系統(tǒng)主站的指令。

二、通風(fēng)變頻自動化控制系統(tǒng)在煤礦通風(fēng)中的應(yīng)用分析

2.1實現(xiàn)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)變頻自動化控制的基本前提和原理

實現(xiàn)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)變頻自動化控制，必須基于改造原有設(shè)備的前提之下。其原理是：將原控制柜與變頻控制柜相并聯(lián)，借助變頻器操控風(fēng)機，以實現(xiàn)變頻與工頻雙回路操作系統(tǒng)的控制，并采取“一拖二”、“一用一備”的操作系統(tǒng)方式用于操控主通風(fēng)機，最終實現(xiàn)變頻與工頻之間的自動切換。該系統(tǒng)主要是運用2臺自動化控制的變頻器，并分別由一臺自動化控制的變頻器操控，再將原有的風(fēng)門控制閥箱撤銷，可編程系統(tǒng)控制器由變頻自動化控制系統(tǒng)控制柜直接操控，達(dá)到煤礦通風(fēng)的需要。

2.2煤礦通風(fēng)系統(tǒng)變頻自動化控制的改造技術(shù)

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)變頻自動化控制的改造，首先應(yīng)將監(jiān)視并控制分布式集控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的接口聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制的目的，并能在微機監(jiān)控上實現(xiàn)啟動和監(jiān)控主通風(fēng)機的任意一臺電機及運行實況；其次，在改造過程中，應(yīng)在自動化控制的變頻柜上設(shè)置能自動和手動的兩種風(fēng)量調(diào)控方式，并能在電機風(fēng)量自動調(diào)節(jié)的情況下，能根據(jù)指定風(fēng)量，實現(xiàn)自動化控制的調(diào)控變頻器，并輸出變頻器運行的頻率，實現(xiàn)頻率與風(fēng)量的自動化控制閉環(huán)操控；最后，經(jīng)改造的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，既要具備過流、過壓、電源缺、過載和欠壓的聲光報警功能，又要實現(xiàn)自動性的保護功能以及頻率的顯示、運行狀態(tài)的指示和電源顯示的功能，更能在故障發(fā)生第一時間自動發(fā)出報警信號以及各種參數(shù)在各控制系統(tǒng)內(nèi)得到即時顯示的功能。

2.3煤礦通風(fēng)系統(tǒng)變頻自動化控制改造效果

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的變頻自動化控制改造，其效果主要有：一是實現(xiàn)原工頻和變頻相互閉鎖的控制，借助PIE變頻控制技術(shù)進(jìn)行全程控制，控制通風(fēng)機的方式主要有自動、微機和就地控制方式，但大都選用自動化控制的方式運行，這樣變頻器一旦出現(xiàn)故障就能立即切換至主通風(fēng)機；二是通風(fēng)機實現(xiàn)柔性啟動，能從0～50Hz就系統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行適時、合理的調(diào)整，在減少機械之間相互掌機的同時降低電動機的運轉(zhuǎn)溫度和噪音，進(jìn)而延長電動機的使用年限；三是具有較好的節(jié)電效果，節(jié)電率高達(dá)37%，這些節(jié)約的電費為企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化的同時也保證了煤礦安全高效的生產(chǎn)。

三、煤礦自動化控制的發(fā)展方向

3.1煤礦自動化控制實現(xiàn)由過程控制系統(tǒng)到現(xiàn)場信息集成的發(fā)展方向

自動化控制技術(shù)的高速發(fā)展為完成過程控制系統(tǒng)的自動化控制奠定了堅實的基礎(chǔ)，高度的現(xiàn)場信息集成是實現(xiàn)過程控制中集控遠(yuǎn)控的基本要求。以往的過程控制自動化控制系統(tǒng)雖然可以滿足現(xiàn)場設(shè)備的自動化控制控制的需求，但是卻不能夠為遠(yuǎn)程的監(jiān)控提供充足的現(xiàn)場設(shè)備的各類信息，也就是說，傳統(tǒng)的過程控制自動化控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的能力相對較弱。智能化儀表、工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線等技術(shù)的不斷發(fā)展成為了實現(xiàn)過程控制系統(tǒng)的現(xiàn)場信息高度集成的有力基礎(chǔ)。過程控制自動化控制的思路就是以各類設(shè)備自動化控制為基礎(chǔ)，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的自動化控制、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、機械化，并且形成遠(yuǎn)程、本地、移動、固定的立體性數(shù)字信息的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

3.2建立基于企業(yè)級的中央集控的系統(tǒng)是煤礦自動化控制控制的必然趨勢

在礦井一級的自動化控制集中過程控制中心引進(jìn)高新的礦下采煤操作的過程控制系統(tǒng)，建設(shè)高效和先進(jìn)的自動化控制過程控制系統(tǒng)，使用最新的自動化控制采煤機器和工業(yè)以太網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，并且以建設(shè)煤礦集中控制中心為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了在企業(yè)的集控中心來完成對煤礦設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制以及遠(yuǎn)程管理。在集中控制中心使用統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)軟件實施編程，在地面上進(jìn)行各種設(shè)備或系統(tǒng)的現(xiàn)場參數(shù)化，并且經(jīng)過地面的支援中心實施遠(yuǎn)程診斷，然后下達(dá)故障指令以及通知礦井工作人員及時進(jìn)行處理和維護，實現(xiàn)集中統(tǒng)一企業(yè)的各類資源。

3.3未來的企業(yè)級遠(yuǎn)程集中控制中心主要功能

a） 通過快速的通訊輸送網(wǎng)和高效的自動管理網(wǎng)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線監(jiān)測、控制和操作對企業(yè)所有煤礦的采煤、挖掘、運送、提升等各類系統(tǒng)的全部生產(chǎn)過程；

b）利用中心集控的軟件，監(jiān)測礦井內(nèi)部各種設(shè)備的運行狀況，遠(yuǎn)程診斷而且對煤礦設(shè)備參數(shù)進(jìn)行適宜調(diào)整，做出設(shè)備的檢查、維護等計劃，再依據(jù)設(shè)備或系統(tǒng)的不同故障類型下達(dá)不同的維修指令，通知煤礦人員迅速處理現(xiàn)場問題；

c） 在企業(yè)的集控中心內(nèi)建立成企業(yè)級數(shù)據(jù)庫，利用煤礦生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，綜合分析生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，優(yōu)化煤礦生產(chǎn)過程，合理安排關(guān)鍵設(shè)備的檢修時間。在集控中，實施煤礦生產(chǎn)計劃的安排、下達(dá)、檢測和反饋，達(dá)到對各種設(shè)備、備件、備品的優(yōu)化調(diào)度和合理配置的目標(biāo)。

四、結(jié)語

總之，將自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)中的應(yīng)用具有十分重要的意義。但也是一份十分系統(tǒng)、復(fù)雜的工作。為確實提高煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的自動化控制水平，我們在注重提升專業(yè)技能的同時還應(yīng)堅持節(jié)能環(huán)保、以人為本的基本原則，確保煤礦安全、有效、高效地運行。

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篇(2)

關(guān)鍵詞 煤礦井下；中央泵房；自動化控制

中圖分類號TD744 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）57-0147-02

1 中央泵房自動化控制系統(tǒng)概述

在本文提到的系統(tǒng)1650中央泵房中，共有5臺D280－65×5水泵，配用電機功率400kW、電壓6kV；聯(lián)絡(luò)閥門共15臺；水倉分為外倉、內(nèi)倉；排水管路Ф325鋼管3趟；采用真空泵和水射流進(jìn)行抽真空，且互為備用；日平均涌水量720m3左右。將主排水泵作為井下排水設(shè)備，包括水泵、電機、底座、配水閥、真空泵總成、止回閥、閘閥、真空表、壓力表、水位計等構(gòu)造。每臺水泵包括1臺電機、1個整體底座、3個閘閥、1個止回閥、1套真空泵、真空表和壓力表。

在該系統(tǒng)中，主要由PLC支持?jǐn)?shù)據(jù)自動采集功能，將PLC模擬量的輸入模塊，通過傳感器功能，連續(xù)實行對水倉水位的檢測，轉(zhuǎn)換、處理水位變化信號，計算單位時間內(nèi)不同水段的水位上升情況，進(jìn)而判斷井下涌水量，控制排水泵的啟動與停止。利用系統(tǒng)中的水泵軸溫、電機電流、電機溫度、排水管流量等，以監(jiān)測電機、水泵的運行狀況，發(fā)揮監(jiān)控報警作用，避免水泵及電機損壞。在PLC數(shù)字量輸入模塊中，將各種信號采集到PLC中，并作為處理邏輯的依據(jù)與條件，實現(xiàn)對排水泵的控制。

2 煤礦井下中央泵房自動化控制的功能實現(xiàn)

在該系統(tǒng)中，采取礦用一般型的控制柜，配以集中操作臺實現(xiàn)對水泵的自動控制，在水泵房設(shè)一臺控制站。在每臺水泵旁設(shè)就地控制箱，除了就地實現(xiàn)每套水泵及設(shè)備的開停之外，還要實行就地/集控轉(zhuǎn)換。在該系統(tǒng)中，具備現(xiàn)場變成、簡單易操作、可擴展輸入/輸出點數(shù)等特點，除了完成單機控制水泵功能之外，還可通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸接口模塊與設(shè)置在井下中央變電所的網(wǎng)絡(luò)交換機連接，由井上調(diào)度中心監(jiān)控所有排水泵等被控設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)具有較強的抗干擾能力，并具有漢字顯示功能，可自動漢字提示故障信號和系統(tǒng)有關(guān)信息。

2.1 操作方法

在該系統(tǒng)中，主要分為遙控操作與手動操作兩種方式，一般以遙控方式為主。一方面，遙控方式。通過地面控制器的遠(yuǎn)程設(shè)備控制，監(jiān)控各個設(shè)備的運行狀態(tài)以及運行參數(shù)變化等。根據(jù)實際液位的高低、上水等狀況，再加上峰谷電價的因素影響等，自動啟動、停止水泵，實現(xiàn)水泵和閥門之間的聯(lián)鎖啟停，檢測各個設(shè)備的運行狀態(tài)，如果發(fā)生故障則可自動停機并提示報警，實現(xiàn)無人值守功能；另一方面，手動方式。根據(jù)水倉中的水位情況，確定需要開啟的水泵臺數(shù)，可由操作人員在觸摸屏中手動操作水泵，并作為故障檢修的主要方式。

2.2 液位控制

利用液位傳感器，實時監(jiān)控煤礦井下水池液位。在高液位狀態(tài)下，無論是否峰谷電價時段，都可以根據(jù)自動輪換原則，啟動水泵。如果液位持續(xù)升高，則啟動多臺水泵；在低液位狀態(tài)下，可無條件將所有泵停止。在水倉水位的保護裝置中，分別設(shè)置獨立液位計，作為備用，并在水倉壁中設(shè)置水位刻度尺，實時監(jiān)測。

在該系統(tǒng)中，選用超聲波液位傳感器，它具有高精度、非接觸式、非機械型、維護方便、安裝容易、標(biāo)定簡單等許多優(yōu)點。當(dāng)水位達(dá)到水位2時，若處于低計費時段，可以立即啟動，若處于高計費段，則暫緩啟動。當(dāng)水位繼續(xù)上升至水位3時，則不論電網(wǎng)如何，必須啟動水泵。若水位繼續(xù)上升至水位4時，則表明一臺水泵的排水量已不足于排除礦井出水，必須啟動第二臺水泵，兩臺水泵一齊排水，以礦井的最大排水能力來排除礦井出水。不論投入幾臺泵，水位必須下降到水位1方可停泵。上述水位1至水位4均由超聲液位計將模擬信號送入PLC，由PLC通過軟件標(biāo)定。分時計費亦由PLC通過軟件標(biāo)定。

2.3 通訊功能

在該系統(tǒng)中，配備以太網(wǎng)通訊模塊及光纖以太網(wǎng)交換機等設(shè)備，可利用光纜記錄中央泵房中的水泵機組運行狀況、參數(shù)、現(xiàn)場視頻、故障信息等，并上傳至地面控制室，再由地面控制室將信息公布到煤礦局域網(wǎng)中。管理人員經(jīng)過授權(quán)后，可在IE瀏覽器中登錄，又可通過任何一臺計算機連接局域網(wǎng)，進(jìn)入到用戶界面，查看相關(guān)信息，包括井下排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場視頻、故障信息等，進(jìn)而全面掌握現(xiàn)場運行狀況。另外，根據(jù)不同的授權(quán)等級，高級用戶還可遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)無人值守，確保系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

2.4 水泵設(shè)置

每臺水泵設(shè)置遠(yuǎn)控、自動、手動和檢修四種工作方式，工作方式可直接在本機上設(shè)定或由地面主機設(shè)定。當(dāng)水位達(dá)到高位或不在高位而處在用電低谷時間內(nèi)，將自動啟動運行泵，當(dāng)達(dá)到低位或不在高位而處在用電高峰時間內(nèi)時自動停泵。當(dāng)水位達(dá)到上限水位時，自動啟動“運行泵”及“備用泵”，直到水位低于高位時停止“備用泵”只運行“運行泵”， 當(dāng)達(dá)到低位或不在高位而處在用電高峰時間內(nèi)時自動停泵。

2.5 峰谷電價控制

在該系統(tǒng)運行過程中，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷以及供電部門的平段、峰段、谷段等時間段控制，在水位不高的狀況下，盡量做到“削峰填谷”，合理設(shè)定開水泵與停水泵時間，合理應(yīng)用電網(wǎng)信息，提高煤礦電網(wǎng)的運行質(zhì)量。如果射流抽真空控制水泵的葉輪完全淹沒在水中，那么泵體內(nèi)就會產(chǎn)生一定的真空度，滿足正常排水需要。否則，真空度不足，泵內(nèi)仍存有空氣，那么可能出現(xiàn)各種故障。在該系統(tǒng)中，采取真空泵抽真空的方式，滿足系統(tǒng)運行需要。

3 煤礦井下中央泵房自動化控制的工作環(huán)節(jié)

在煤礦井下的中央泵房自動化控制中，主要分為幾大工作環(huán)節(jié)，具體分析如下：

1）自動注水

只有當(dāng)葉輪完全淹沒在水中，水泵中才能保持一定的真空度，確保正常排水。如果真空度不足，那么泵內(nèi)就會產(chǎn)生空氣，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動部件被燒壞或者不上水問題。因此，在設(shè)備啟動之前，進(jìn)行自動注水，是水泵工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。在本方案中，采取噴射泵或者底閥抽真空，利用高精度的真空傳感器，對真空度進(jìn)行監(jiān)測，其中流量與電流為真空度監(jiān)測的后備。

2）閘閥的操作

為了降低設(shè)備的啟動功率，在操作水泵規(guī)程中，要求必須在出水閘閥關(guān)閉的狀況下使用離心式水泵。在停止運行水泵時，為了減少水錘事故，應(yīng)將閘閥關(guān)閉，逐漸減少流動速度，最終停車。。如果泵中已經(jīng)充滿水，以1號泵為例，具體實施過程為：先啟動1號電機，將對應(yīng)電動閥打開；停止后，現(xiàn)將電動閥關(guān)閉，然后停止1號電機的運行。

3）參數(shù)的傳輸

在操作臺的模擬屏上可模擬顯示水倉水位、水泵流量、水泵壓力及電動機、電磁閥和電動閥的各種工作狀態(tài)。所有的檢測參數(shù)及工作狀態(tài)均可由井下PLC通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送給地面計算機，由計算機分析處理，在顯示器上模擬顯示，并做出曲線、報表，以利于地面管理人員作出正確判斷，向井下可編程控制器發(fā)出控制命令。

4）故障的保護

水泵電機容量大，耗電量高，屬一級負(fù)荷。因此，對排水設(shè)備自動控制系統(tǒng)的安全性、可靠性要求較高。本系統(tǒng)設(shè)有以下幾種保護形式：（1）流量保護。當(dāng)水泵啟動后或正常運行中，如流量達(dá)不到正常值，通過流量保護裝置使本臺水泵停車，轉(zhuǎn)為啟動另一臺水泵；（2）電動機故障。PLC監(jiān)視水泵電機欠壓、過流、短路等故障，由高壓開關(guān)柜的綜合保護器提供，并參與控制；（3）電動閘閥故障。由電動機綜保監(jiān)視閘閥電機的主要保護并參與控制。

5）電動機控制

在這一環(huán)節(jié)中，是綜合自動化控制排水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，主要包括接觸器、中間繼電器和PLC。通過與前面幾個環(huán)節(jié)的配合，結(jié)合水位實際情況，決定水泵的開停。為了避免由于長期不使用備用閥而造成電機受潮或者其他故障，在緊急狀況下不能發(fā)揮效應(yīng)，甚至不利于礦井安全。因此，電動機控制工作采取“輪換工作”，以便及時發(fā)現(xiàn)故障、及時修理，提高礦井安全。該系統(tǒng)根據(jù)開啟水泵的次數(shù)，根據(jù)一定順序開啟水泵。如果檢查到某臺設(shè)備存在故障，則該水泵退出輪換程序，其余各泵繼續(xù)按照輪換工作制運行。

總之，該套中央泵房自動化控制系統(tǒng)，已經(jīng)逐漸投入使用，運行狀態(tài)較為穩(wěn)定，便于操作，既可滿足井下排水要求，也提高了煤礦井下的自動化管理水平，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益與社會效益，確保煤礦作業(yè)安全，具有一定的推廣價值。

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篇(3)

關(guān)鍵詞：煤礦電氣自動化；控制系統(tǒng)；機械設(shè)備選型；優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TD614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2013）-12-0217-01

引言

煤礦企業(yè)在實際的生產(chǎn)過程中，高安全性能、高效率的煤礦圣生產(chǎn)需要大量的數(shù)據(jù)資料和模型量的監(jiān)控設(shè)備來完成，例如：計算瓦斯含量，檢測實際通風(fēng)情況，控制礦井水泵的開合等。而基于PCL嵌入型電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境，也能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦電氣設(shè)備的自動化監(jiān)控。但是在構(gòu)建煤礦電氣自動化系統(tǒng)的過程中，如何優(yōu)化設(shè)計，如何降低煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)建成本，如何提升監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性是煤礦企業(yè)目前面臨的主要問題。筆者針對煤礦企業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)中機械設(shè)備的優(yōu)化選型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行研究。

1.優(yōu)化煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中機械設(shè)備的選型

1.1確定煤礦電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模

按照煤礦實際規(guī)模和煤礦自動化監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模來決定PLC機械設(shè)備的選型。例如：西門子公司生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品，假設(shè)只需要對瓦斯?jié)舛鹊臋z測過程進(jìn)行控制，可選擇SIEMENSS7-200等機械設(shè)備。假設(shè)需要結(jié)合煤礦井的水位變化情況來決定水泵機房的具體工作情況，這主要包括了復(fù)雜的邏輯型控制和閉環(huán)型控制，這就需要選擇SIEMENSS7-300等機械設(shè)備；而結(jié)合礦井下的瓦斯?jié)舛群推渌麉?shù)對井下工作人員進(jìn)行科學(xué)化的管理，這會涉及到通信、智能化檢測和控制，這需要選擇大型的PLC產(chǎn)品。

1.2明確I/O點的種類

按照煤礦電氣自動化控制的具體要求和被監(jiān)控對象的復(fù)雜情況，對機械設(shè)備的I/O點的種類和數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計，并列出清單；再通過估計系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容容量來明確需要保留軟件和硬件資源的余量，同時需要充分注意不能過度浪費資源。此外，還需要按照煤礦實際供電情況來明確機械設(shè)備輸出點的具體動作頻率，進(jìn)而判斷出輸出端口是采用繼電器輸出或是利用晶體管來完成輸出工作。

1.3選擇適合的軟件編程工具

從目前情況來看，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的軟件編程工具包括了手持編程工具、計算機加PLC包、圖形編程工具等主要方式。（一）手持編程工具只適用于廠家明文規(guī)定的語句表的編程中，這種工具的工作效率較低，只能用在小規(guī)模的PLC的編程中。（二）計算機加PLC包屬于效率最高的編程方式，但這種編程方式的單價較高，并不適用于操作現(xiàn)場調(diào)試。通常情況下在大型或中型煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中進(jìn)行軟件編程和硬件組態(tài)工作，為進(jìn)一步提升機械設(shè)備的自動化控制效率，要求結(jié)合具體情況，選擇是適合的軟件編程工具。

2.優(yōu)化煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

硬件結(jié)構(gòu)作為整個煤礦電子自動化控制系統(tǒng)的核心部件，對整個煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運動起著直接的影響。所以需要對硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。因為使用要求的不同，所使用的硬件也會出現(xiàn)一定的差異，而本文針對所有控制系統(tǒng)需要高度關(guān)注的輸出電路、輸入電路和系統(tǒng)抗干擾部件等進(jìn)行研究。

（一）針對系統(tǒng)輸出電路進(jìn)行優(yōu)化。對于系統(tǒng)的輸出電路進(jìn)行優(yōu)化，需要結(jié)合煤礦生產(chǎn)的具體要求，對所有指示標(biāo)志與調(diào)速設(shè)備等均需要利用晶體管來完成輸出工作，使得它能夠負(fù)荷高頻率的動作，并提升了響應(yīng)的速度。例如：煤礦水泵機房電氣自動化控制系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)輸出率假設(shè)控制在5次/min以下，能夠利用繼電器進(jìn)行輸出，這種設(shè)計方式可以保證電路的簡單化，并能夠提高抗干擾能力和帶負(fù)載能力。但是假設(shè)PLC系統(tǒng)輸出帶電磁線圈在斷電時，可能會出現(xiàn)浪涌電流，使得PLC芯片受到損壞。所以為防止這種問題的發(fā)生，能夠在其他的電路盤并能連接流二極管，使得它能夠吸收浪涌電流，并對PLC芯片起到很好的保護。假設(shè)PLC系統(tǒng)動作頻率控制在6次/min到10次/min之間，也可以利用繼電器來完成輸出工作，但是通常情況下利用固態(tài)型繼電器或中間式繼電器有效控制水泵房的開合。

（二）針對系統(tǒng)輸入電路進(jìn)行優(yōu)化。對于系統(tǒng)的輸入電路進(jìn)行優(yōu)化，重點考慮PLC系統(tǒng)供電電源，通常情況下，是控制在交流90到250V之間，這具備了加強的寬幅適用性能。但是因為礦井下工作環(huán)境較為復(fù)雜、惡劣，且我國現(xiàn)階段供電的不穩(wěn)定，所以為了實現(xiàn)抗干擾目的，保障系統(tǒng)的安全運行，要求在輸入電路部件中安裝電源凈化設(shè)備，例如：安裝電源濾波器、隔離變壓器等。

（三）抗干擾的優(yōu)化設(shè)計。系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計是所有煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)需要引起高度關(guān)注的問題。而對抗干擾進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計可以從二點出入：其一，利用隔離變壓器進(jìn)行抗干擾優(yōu)設(shè)計。電網(wǎng)中存在高頻率干擾主要是由于原副邊繞組間的分布式電容耦合形成，因此要求利用超隔離變壓器，并把中性點通過電容和地面連接起來。其二，優(yōu)化布線。利用強點動力線路或是弱電信號線方式分開走線，并保證這之間有一定的間距，從而起到較好的抗干擾效果。

2.2軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計可以與硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計一同進(jìn)行，其關(guān)鍵工作在于按照煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)送的基本步驟，把軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)化成梯形圖，這也屬于PLC系統(tǒng)在電氣自動化控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用中出現(xiàn)的主要問題。對軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計主要從兩點出發(fā)：其一，對軟件程序設(shè)計過程進(jìn)行優(yōu)化，而這關(guān)鍵在于對I/O點的優(yōu)化。按照煤礦電氣自動化控制喜用的具體要求分配I/O點，最大限度地實現(xiàn)I/O信號的集中編制，進(jìn)而全面提高系統(tǒng)的維護質(zhì)量。其二，對軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，包括了對基礎(chǔ)程序與模塊的優(yōu)化設(shè)計。在實際的煤礦生產(chǎn)過程中，把煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的控制對象分為數(shù)個模塊，再對其進(jìn)行調(diào)試與編寫，最后把它們組合成一個完成的軟件程序。對于模塊的優(yōu)化設(shè)計使得煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)調(diào)整起來更加方便。

篇(4)

關(guān)鍵詞：煤礦；自動化技術(shù)；電氣自動化；控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計

1煤礦井下電氣自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.1在采煤機中的應(yīng)用

采煤機是煤礦開采過程中最為關(guān)鍵的機械設(shè)備之一，其安全性直接影響著整個采煤工作，因此，一般來說對采煤機工作人員的要求比其他設(shè)備高。目前來說，采煤機本身構(gòu)造較為復(fù)雜，再加上其所處工作環(huán)境并不理想，一旦出現(xiàn)問題，則會影響到整條生產(chǎn)線。盡管目前高新技術(shù)的應(yīng)用提升了煤礦開采的效率，但也帶來了一些前所未有的潛在危險。電氣自動化控制系統(tǒng)的引入，不僅可以及時監(jiān)測采煤機在采煤過程中的狀態(tài)，還可以解決一些隱患問題，從而消除一系列安全隱患，在保障安全的前提下提高產(chǎn)率[1]。采煤機電氣自動化控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.2在礦井提升機中的應(yīng)用

作為煤礦開采過程中一種關(guān)鍵的設(shè)備，礦井提升機一般來說工作環(huán)境較為復(fù)雜，也極易出現(xiàn)故障。電氣自動化控制系統(tǒng)的引入，有效解決了這一大難題，使得礦井提升機的工作效率大大提升，并且極大地減少了耗電量，提升了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.3在皮帶輸送機中的應(yīng)用

皮帶輸送機在煤礦開采的過程中極為常見，但這種設(shè)備存在較大的弊端，即高電壓、高功率，因此煤礦開采過程中經(jīng)常出現(xiàn)因供電不足而導(dǎo)致皮帶輸送機工作不穩(wěn)定的情況，嚴(yán)重時則會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的后果。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)合理引入電氣自動化控制系統(tǒng)，對電壓和功率進(jìn)行實時監(jiān)控（見圖2），盡可能排除對皮帶輸送機影響較大的一些因素。只有這樣，才能及時發(fā)現(xiàn)、解決皮帶輸送機所出現(xiàn)的問題，有效提升皮帶輸送機運行的效率。

1.4在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

煤礦開采作業(yè)中所用的流體負(fù)荷設(shè)備一般包括風(fēng)機、壓機泵等。電氣自動化控制系統(tǒng)的引入，使得工作人員對流體負(fù)荷設(shè)備的操控更加靈活，不僅可以保障設(shè)備處于正常工作狀態(tài)，還可以大大降低煤礦開采過程中的能耗。

1.5在井下環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用

以往開采工作中對井下環(huán)境的監(jiān)控一般是工作人員定時使用設(shè)備進(jìn)行人工監(jiān)控，不能實時監(jiān)測，很有可能造成一系列的安全事故，例如在第一次與第二次監(jiān)控的間隔期，瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)，發(fā)生爆炸，這不但給企業(yè)造成一定的經(jīng)濟損失，而且難以保障工作人員的安全。假如引入電氣自動化控制系統(tǒng)，工作人員就可以進(jìn)行實時監(jiān)測，并對超過一定標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)進(jìn)行報警，從而消除安全隱患，保障人員的生命安全。

2煤礦井下電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化

2.1選型的優(yōu)化

當(dāng)前來說，電氣自動化控制系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用性能的不同有著許多種類，因此，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況來進(jìn)行選型。a)應(yīng)當(dāng)對煤礦井下系統(tǒng)構(gòu)造有一定的了解。各個礦井所處的環(huán)境是不同的，因此煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身具體環(huán)境來選擇合適的電氣設(shè)備型號和自動化系統(tǒng)。比如中國目前主流的西門子PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）系統(tǒng)，可根據(jù)具體需求分為很多種；再比如在環(huán)境較為復(fù)雜的礦井中，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)采用一些中型電氣自動化控制設(shè)備，如SIEMENS-S7-300等。b)應(yīng)當(dāng)明確所采用的I/O點的種類。根據(jù)煤礦作業(yè)過程中設(shè)備所要求系統(tǒng)的復(fù)雜程度及具體需求，確定I/O點的種類和數(shù)量，確定好之后，以此為前提來確定具體的設(shè)備情況，再根據(jù)數(shù)量來確定軟件和硬件的數(shù)量，避免設(shè)備被浪費，從而避免對電氣自動化控制系統(tǒng)造成不利影響。c)編程工具的選擇。中國煤礦企業(yè)當(dāng)下所使用的編程工具眾多，主要有手持型編程、圖形編程和軟件控制編程等幾種類別[2]。這幾種類別中手持型編程最為簡單，這種編程類別由于其自身的預(yù)設(shè)程序是有限的，應(yīng)用范圍較窄，而且效率也比較低，通常需要人工控制，只可以滿足小型設(shè)備的要求。圖形編程相對于手持型編程來說更為直觀，其采用的是簡潔明了的梯形圖，所以經(jīng)常被應(yīng)用于中型設(shè)備中。大型設(shè)備的控制程序一般采用的是軟件控制編程，這種方式對使用者來說最為高效，但開發(fā)投資成本較高，并且軟件開發(fā)難度較大。

2.2軟件的優(yōu)化

軟件是電氣自動化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它的優(yōu)化直接決定了電氣自動化控制系統(tǒng)的工作效果。通常，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)硬件對軟件進(jìn)行同步優(yōu)化。a)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化。PLC系統(tǒng)的開發(fā)一般分為模組開發(fā)和程序開發(fā)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際生產(chǎn)情況對PLC系統(tǒng)進(jìn)行實時調(diào)整，從而選擇最優(yōu)方案。(a)可以根據(jù)不同的任務(wù)需求將PLC系統(tǒng)劃分為多個模塊，對每一個模塊進(jìn)行針對性調(diào)整，然后再將其疊加形成完整的程序控制；(b)需要結(jié)合煤礦生產(chǎn)線的具體運行情況對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行實時調(diào)整，從而有效提高煤礦生產(chǎn)效率，使得設(shè)備運行穩(wěn)定。b)對程序開發(fā)的過程進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)把I/O節(jié)點的優(yōu)化放在關(guān)鍵位置，分配節(jié)點時應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井中生產(chǎn)線的具體情況進(jìn)行合理調(diào)整，這樣不僅可以集中對單個節(jié)點進(jìn)行控制，還有利于后期設(shè)備維護工作的進(jìn)行[3]。

2.3硬件的優(yōu)化

硬件方面的優(yōu)化是煤礦生產(chǎn)中PLC系統(tǒng)優(yōu)化的核心內(nèi)容，硬件的結(jié)構(gòu)組成是保障PLC系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。所以企業(yè)應(yīng)當(dāng)將電氣自動化控制系統(tǒng)的硬件優(yōu)化放在首位。a)應(yīng)當(dāng)對輸入電路進(jìn)行合理優(yōu)化。一般來說，煤礦企業(yè)應(yīng)該將使用的電氣自動化控制系統(tǒng)的輸入電壓設(shè)置為80～240V，以此來擴大電氣設(shè)備的適用范圍，以及保障電氣設(shè)備可以穩(wěn)定地運行。此外，煤礦企業(yè)還應(yīng)當(dāng)對輸入裝置中的脈沖干擾進(jìn)行屏蔽，一般通過電源凈化等方式來實現(xiàn)。b)應(yīng)當(dāng)對輸出電路進(jìn)行合理優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)根據(jù)煤礦井下生產(chǎn)線的具體情況，對晶體管進(jìn)行靈活應(yīng)用，從而對電路進(jìn)行輸出控制，提高其反應(yīng)靈敏度。例如煤礦井下壓力泵機房的PLC系統(tǒng)，若其輸出頻率在6min/次以上，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)增加繼電器來輔助其輸出，這樣才能有效保護電路系統(tǒng)。再者，如果PLC系統(tǒng)的輸出設(shè)備敏感度較高，一旦斷電，就有可能使得芯片結(jié)構(gòu)損壞。對此，可以增加續(xù)流二極管輔助調(diào)控，盡可能保護芯片。c)應(yīng)當(dāng)對抗干擾設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。由于煤礦開采所處的環(huán)境比較惡劣，煤礦井下電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)對外界的干擾具有一定的抵御能力，這也是煤礦企業(yè)優(yōu)化管理的一大重點[4]。

3結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化控制系統(tǒng)在煤礦開采過程中的應(yīng)用越來越廣，大大地提升了煤礦開采的效率，提高了開采質(zhì)量。但目前采煤作業(yè)方面電氣自動化控制系統(tǒng)存在一些軟硬件等方面的問題還沒有得到解決。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)針對當(dāng)前問題，增加對技術(shù)及設(shè)備等方面的投入，不斷對電氣自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而滿足當(dāng)下煤礦生產(chǎn)的需求，進(jìn)一步在提升煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益的前提下保障作業(yè)人員的生命安全。

參考文獻(xiàn)：

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［3］毛艷青.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.機械研究與應(yīng)用，2019，32(6)：157-158.

篇(5)

關(guān)鍵詞：綜采工作面；自動控制

視頻監(jiān)視在社會不斷發(fā)展過程中科學(xué)技術(shù)也在不斷發(fā)展，采煤自動化技術(shù)的應(yīng)用也逐漸深入。煤礦開采技術(shù)雖然發(fā)展快速，但是總體上仍處于較為低下的應(yīng)用狀況，只有積極制定完善的應(yīng)對措施，才能從根本上提高應(yīng)用工作水平。文章主要以山西中新甘莊煤業(yè)有限責(zé)任公司為例進(jìn)行分析。

1煤礦開采狀況分析

山西中新甘莊煤業(yè)有限責(zé)任公司的設(shè)計生產(chǎn)能力為4.0Mt/a，礦井分布設(shè)置了3個井筒，依次為主井、副井、回風(fēng)立井。礦井投產(chǎn)盤區(qū)的結(jié)構(gòu)簡潔，煤層狀況較為穩(wěn)定，頂板底板較好，主要的采煤方式為長壁綜合機械化一次采全高。首采工作面長度為260m，推進(jìn)方向大約為3800m；煤層的厚度大約為6.8m，設(shè)計采用一次采全高綜采，采高為3.2~6.2m；選擇采用國產(chǎn)的采煤機，截深度為876mm[1]。

2綜采工作面的設(shè)備選型（表1）

表略

3系統(tǒng)的整體設(shè)計分析

綜采工作面自動化控制系統(tǒng)組成如圖1。3.1工作面巷道監(jiān)控中心工作面巷道監(jiān)控中心是整個工作順利開展的根本保證，其主要是由主控計算機、本安顯示器、液壓支架遠(yuǎn)程操作臺、采煤機／三機操作臺、交換機等設(shè)備構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)對液壓支架遠(yuǎn)程控制，同時，還能對采煤機進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，工作人員還能對工作面刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、巷道輸送機和工作面泵站等部分的實際工作狀況進(jìn)行監(jiān)督，從而能夠提高工作質(zhì)量[2]。3.2采煤機的監(jiān)控系統(tǒng)工作面巷道監(jiān)控中心的主要配置為本安型操作臺，工作人員可以依據(jù)采煤機主機系統(tǒng)以及工作視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作狀況，實現(xiàn)對采煤機的遠(yuǎn)程控制。通常來說，采煤機采用的是CAN或RS485接口，能夠為綜采自動化系統(tǒng)提供相應(yīng)的接口協(xié)議，從而實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的接收、傳輸，同時，還能實現(xiàn)和主機的雙向通信。工作人員能夠在巷道和地面監(jiān)控中心對采煤機進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠使得地面工作人員及時地掌握采煤機的運行狀況、運動方向、采高、運行速度、運行位置等；另外，還可以在儲存器儲存一些人工截割的數(shù)據(jù)，能夠使得采煤機依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動切割；在實際工作開展中，電液控制系統(tǒng)能夠通過對紅外線傳感器明確采煤機具體的位置信息，通過主機處理以后，能夠自動發(fā)送支架控制器、在采煤機前面自動收護幫板、在采煤機后面自動移架、推溜等指令，從而保證相關(guān)工作的順利開展。3.3泵站控制系統(tǒng)分析泵站控制系統(tǒng)主要是由泵生產(chǎn)商家提供，其主要由輸入模塊、控制中心、輸出控制模塊構(gòu)成，具體的泵站系統(tǒng)控制如圖2。井下控制中心主要采用太網(wǎng)通信接口與泵站控制系統(tǒng)實現(xiàn)通信，使得工作人員能夠?qū)Ρ谜镜膯巍⒍嗯_泵的啟動停止進(jìn)行控制，從而完成對泵站工作數(shù)據(jù)的采集。3.4液壓支架控制系統(tǒng)液壓支架電液控制系統(tǒng)主要采用的是SAC型號的液壓支架電液控制系統(tǒng)。工作人員在立柱上安裝壓力傳感器以及在采煤機上安裝紅外線發(fā)射裝置、液壓支架推移千斤頂內(nèi)部安裝行程傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對頂板壓力的有效監(jiān)測，液壓支架能夠隨著采煤機進(jìn)行自動操作。液壓支架控制系統(tǒng)采用雙線CAN接口，能夠滿足綜采自動化系統(tǒng)的介入需求，能夠?qū)崿F(xiàn)對支架、鄰架、隔架手動操作過程、鄰架自動化操作過程、成組自動功能、跟機自動控制過程、閉鎖及緊急停止功能、故障顯示及報警功能、自動補壓功能、帶壓移架等信息快速傳輸?shù)骄卤O(jiān)控中心，保證相關(guān)工作的開展的有效性[3]。3.5三機及巷道輸送機控制系統(tǒng)選擇采用KTC101設(shè)備作為三機以及巷道輸送機的控制設(shè)備，采用RS485通信接口以及ModbusRTU通信協(xié)議，實現(xiàn)在工作面對三機的集中自動化控制。3.6視頻監(jiān)視系統(tǒng)工作面的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括安全攝像儀、安全顯示器、安全操作臺等，6臺支架配備2臺安全攝像儀，將其安裝在支架的頂梁上面，并且兩臺安全攝像儀的作用也各不相同，一臺和工作面平行另一臺和工作面垂直，兩者進(jìn)行拍攝，然后，在通過對以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，將攝像儀所拍攝的數(shù)據(jù)視頻傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控顯示器上；工作面巷道監(jiān)控中心設(shè)置相應(yīng)的視頻顯示器，能夠顯示視頻，視頻監(jiān)視系統(tǒng)通過獲取一定的權(quán)限能夠獲取采煤機的運行方向以及具置，并且還能實現(xiàn)視頻的自動切換。3.7網(wǎng)絡(luò)傳輸工作面的以太網(wǎng)主要是由本質(zhì)安全型綜采綜合接入器、本質(zhì)安全型光電轉(zhuǎn)換器、本質(zhì)安全型交換機、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型穩(wěn)壓電源、鎧裝連接器、礦用光纜等部分構(gòu)成，通過安全型綜合接入器進(jìn)行連接。

4系統(tǒng)功能分析

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)巷道監(jiān)控中心對工作面設(shè)備的統(tǒng)一控制，還能有效地提高傳輸速度，能夠及時有效地對各個環(huán)節(jié)的工作進(jìn)行監(jiān)控。在系統(tǒng)運行過程中，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其子系統(tǒng)能夠單獨運行，保證相關(guān)工作的順利開展。

5系統(tǒng)的應(yīng)用成果分析

綜采系統(tǒng)應(yīng)用以后，各個部門的工作人員數(shù)量明顯降低，有效地降低了煤礦的開采成本。例如：采煤機操作員由原來的三個人減少到一個人，支架工由原來的五個人減少到一人，膠帶機操作員由原來的四個人減少到二人等，總體工作人員只是原來各崗位工作人員的二分之一。另外，還能使得煤礦采煤的整體自動化水平有了質(zhì)的飛躍，實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，有效地提高了工作水平以及工作效率。同時，由工作人員能夠?qū)φ麄€工作環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，能夠有效避免煤礦開采工作中事故的出現(xiàn)，能夠?qū)ζ渲写嬖诘膯栴}進(jìn)行處理，保證各項工作開展的有效性，不僅提高了工作質(zhì)量，而且還能保證煤礦采煤工作的安全性，保證煤礦經(jīng)濟效益最大化[4]。

6總結(jié)

積極對綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，能夠提高工作效率以及工作質(zhì)量，還能保證煤礦生產(chǎn)的安全性。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)該從實際狀況出發(fā)，對各個設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，才能保證系統(tǒng)設(shè)計的合理性，保證相關(guān)工作的有效性。另外，綜采工作面自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，還能提高煤礦采集工作的自動化水平，推動相關(guān)工作的持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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篇(6)

關(guān)鍵詞：變電系統(tǒng)；監(jiān)控；煤礦；設(shè)計應(yīng)用

中圖分類號：TD63

1 引言

現(xiàn)代變電所遙視技術(shù)，它融合了網(wǎng)絡(luò)視頻和數(shù)據(jù)采集兩大主要功能，集遙視系統(tǒng)、安全保衛(wèi)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和動力監(jiān)測系統(tǒng)五大功能子系統(tǒng)于一身，構(gòu)建多級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架，各級用戶都能實時、直接地了解和掌握下屬變電站（亭）的情況。一旦某處發(fā)生安全或設(shè)備數(shù)據(jù)的報警，系統(tǒng)可對發(fā)生的情況及時作出反應(yīng)，并通過系統(tǒng)中的調(diào)度視頻會議功能，及時進(jìn)行可視化調(diào)度處理。這就擺脫了傳統(tǒng)系統(tǒng)相互獨立、各自應(yīng)用的非智能化模式，實現(xiàn)了多層次、立體化的安防自動化控制系統(tǒng)。因此，它對煤礦變電系統(tǒng)自動化控制非常適用。

2 設(shè)計原則

遙視系統(tǒng)的設(shè)計原則：建立以變電所為對象，以監(jiān)控中心實施監(jiān)視和控制，服務(wù)于各級主要生產(chǎn)管理部門的多級視頻圖像監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并輔以適當(dāng)?shù)木涔δ?，全面實現(xiàn)“五遙”，為實現(xiàn)真正的無人值守創(chuàng)造條件。在滿足安全生產(chǎn)需要的前提下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并節(jié)省投資，系統(tǒng)發(fā)揮較好的作用與效益。1）先進(jìn)性。采用先進(jìn)的視頻壓縮格式：MPEG4格式作為壓縮視頻流，在保證圖像質(zhì)量的前提下，帶寬占用減小。在圖像幀格式352×288，色彩24位彩色，幀速率25幀/s下，占用帶寬平均為400kbit/s。在圖像幀格式704×576，色彩24位彩色，幀速率25幀/s下，占用帶寬平均為1200 kbit/s，且圖像延時小于0.5s。先進(jìn)的音頻壓縮格式：采用PCM/GSM或?qū)Ｓ谜Z音壓縮算法壓縮音頻流，平均占用帶寬為8kbit/s。2）可靠性。硬件：系統(tǒng)采用高性能的工業(yè)級設(shè)備，保證7×24小時不間斷運行。軟件：監(jiān)控操作采用Windows操作系統(tǒng)，具有良好的穩(wěn)定性。監(jiān)控圖像上通過軟件疊加時間和地點防止非法篡改錄像資料。供電：圖像監(jiān)控設(shè)備由UPS供電，在電壓波動的情況下仍能夠提供穩(wěn)定的交流電壓。用戶管理用戶等級管理和密碼管理相結(jié)合，不同的操作人員具有不同的權(quán)限，禁止越權(quán)操作。操作有記錄，系統(tǒng)過濾錯誤操作。系統(tǒng)自檢測與自恢復(fù)：前端系統(tǒng)可以啟動自運行，無需現(xiàn)場人員維護。系統(tǒng)通過多種方式監(jiān)視所有工作站和編碼站的運行，并在發(fā)生故障時及時報警與恢復(fù)，保證不間斷運行。守護進(jìn)程自動監(jiān)視圖像編碼站的運行狀態(tài)，并在故障時自動恢復(fù)。用戶也可在監(jiān)控中心通過圖像工作站重新啟動圖像編碼站，或者通過遠(yuǎn)程控制軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程維護。系統(tǒng)故障可按照變電所單個“攝像機、變電站、監(jiān)控中心”三級進(jìn)行屏蔽，局部故障不影響整個系統(tǒng)。視頻監(jiān)視系統(tǒng)也是如此。

3 系統(tǒng)整體布局

根據(jù)需要可利用現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建一能夠?qū)崿F(xiàn)多級管理的樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的視頻調(diào)度系統(tǒng)。涉及井上下、變電站所多級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)視頻調(diào)度系統(tǒng)，集視頻監(jiān)控、視頻指揮調(diào)度、視頻會議等多功能于一體，并輔以適當(dāng)?shù)木涔δ軐崿F(xiàn)“五遙”。具體方案：多級視頻監(jiān)控，實現(xiàn)對變電所和運行重點區(qū)域的實時統(tǒng)一監(jiān)控，使企業(yè)各級管理都可實現(xiàn)對自己所轄變電所的實時監(jiān)控。各監(jiān)控點的現(xiàn)場圖像和現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控，并產(chǎn)生告警聯(lián)動。監(jiān)控范圍除了設(shè)備監(jiān)控、運行狀況監(jiān)控、安防監(jiān)控，還可擴展到對人員工作情況的監(jiān)控。該多級監(jiān)控系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)對口監(jiān)控，還可根據(jù)具置，實現(xiàn)外委的監(jiān)控，橫向的監(jiān)控。視頻調(diào)度，礦中心-35KV變電所-變電站監(jiān)控調(diào)度室，按照隸屬關(guān)系可進(jìn)行視頻調(diào)度、視頻會議。多客戶端瀏覽，調(diào)度中心以外的監(jiān)管機構(gòu)可依據(jù)權(quán)限登錄系統(tǒng)，瀏覽各變電所、運行中心的運行狀況。系統(tǒng)最大支持40個客戶端同時訪問一路攝像機的監(jiān)控鏡頭，而不影響網(wǎng)絡(luò)運行情況。它是一個基于客戶機/服務(wù)器模型的系統(tǒng)，同時支持B/S構(gòu)架，即瀏覽器直接瀏覽監(jiān)視，整個系統(tǒng)主要由視頻采集端、監(jiān)控服務(wù)器端、客戶端以及傳輸網(wǎng)絡(luò)等組成，可實現(xiàn)視頻存儲、視頻回放、攝像頭遙控、報警檢測、遠(yuǎn)程檢索播放等功能。監(jiān)控服務(wù)器對視頻采集端提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。同時，客戶端有選擇性地加入組播組并經(jīng)過身份驗證，可以訪問監(jiān)控服務(wù)器，查詢監(jiān)控視頻資源，系統(tǒng)中的客戶端可以隨時加人或退出網(wǎng)絡(luò)，整個系統(tǒng)的規(guī)?？梢詣討B(tài)改變，具有很強的適應(yīng)性。

1）系統(tǒng)構(gòu)成（見圖1）。2）主要技術(shù)參數(shù)。①網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。前端采集設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連，經(jīng)過數(shù)字壓縮后，經(jīng)本地網(wǎng)絡(luò)交換機，傳送到電力信息網(wǎng)上，其上的用戶可實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。本設(shè)計方案在某些地點應(yīng)用，配合本地局域網(wǎng)使用帶組播管理功能的快速以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換機，很好的適應(yīng)了大容量的信息傳輸及發(fā)送。②視頻系統(tǒng)。視頻傳輸所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬8k～4Mbps可調(diào)，視頻幀率最高可達(dá)25幀/s（PAL制視頻）。系統(tǒng)支持視頻移動偵測功能，圖像變化率可根據(jù)實際情況設(shè)置，以保證移動偵測報警的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)支持Pelco-P和Canon等協(xié)議的云臺控制解碼器和球機，可根據(jù)需要選配。

4 系統(tǒng)運行維護與安全運行的作用

平時檢查設(shè)備的散熱和制冷附件。查連接處的松動、銹蝕問題。攝像機防護罩定時清洗，防止灰塵阻礙設(shè)備運行及影響清晰度。定期檢查連接處是否緊固，接觸是否良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有無異常，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。雷雨季節(jié)前要作防雷檢查。電力遙視設(shè)備標(biāo)志規(guī)范化。遙視系統(tǒng)設(shè)備的文件資料應(yīng)完整齊全。加強電力系統(tǒng)的安全性管理，保障煤礦安全生產(chǎn)秩序的持續(xù)進(jìn)行。該遙視系統(tǒng)，具有智能化、整合化、全功能、網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可使變電所的安全監(jiān)控管理提高到一個新的水平。它實現(xiàn)了無人監(jiān)控、少人值班，大大提高了變電所的自動化水平和安全可靠性，減輕了運行人員的工作負(fù)擔(dān)，有效保證了無人值守變電所的安全運行。遙視系統(tǒng)還可以使調(diào)度人員實現(xiàn)對變電所的遠(yuǎn)程正常巡視及運行環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控，保證了遙控操作的安全性。同時，又可以輔助進(jìn)行事故處理，并對設(shè)備檢修過程進(jìn)行監(jiān)控。

5 結(jié)束語

遙視系統(tǒng)在煤礦變電系統(tǒng)中的使用，可解決無人值班的問題，根據(jù)其實時監(jiān)視功能和數(shù)據(jù)采集SCADA系統(tǒng)結(jié)合使用，增強了對現(xiàn)場事故處理的指揮功能；平時也加強了安全管理功能。安全監(jiān)察人員可通過遠(yuǎn)程監(jiān)視現(xiàn)場操作執(zhí)行安規(guī)的規(guī)范性，并可以實時給予指導(dǎo)；系統(tǒng)實現(xiàn)了遠(yuǎn)程實時抄表。

篇(7)

有【【【關(guān)鍵詞】煤礦 電氣自動化 控制系統(tǒng) 創(chuàng)新設(shè)計

1 單片機電氣自動化控制系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)中引入電氣自動化控制系統(tǒng)，不僅能確保煤礦開采工作順利進(jìn)行，還可以節(jié)省經(jīng)濟支出，實現(xiàn)煤礦企業(yè)最大化經(jīng)濟效益。電氣自動化控制系統(tǒng)的核心是單片機，不同生產(chǎn)環(huán)境下，單片機的選擇原則和方式都應(yīng)該有所不同。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)煤礦開采和生產(chǎn)的實際環(huán)境，對其進(jìn)行全面、深入的勘察與分析，這是確保單片機在煤礦生產(chǎn)設(shè)備中正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其次應(yīng)該做好單片機使用過程中防水、防漏電工作。目前在我國大多數(shù)煤礦生產(chǎn)中，往往采用 PLC 單片機，不僅做到很好的防水保護，還可以在出現(xiàn)漏電現(xiàn)象時，自動采取很好的應(yīng)對措施，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。同時PLC 單片機還具有工作效率高、耗能少、抗干擾強等優(yōu)點，所以在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機在煤礦生產(chǎn)中主要是對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行實時保護，通過檢測電信號，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，并經(jīng)過內(nèi)部系統(tǒng)對所檢測出的信號進(jìn)行一定程度的放大，以此轉(zhuǎn)換為可供使用的電壓信號，然后傳送至CPU，通過計算機將信息顯示出來。

2 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新與優(yōu)化

2.1 創(chuàng)新設(shè)備選型

目前市場上有較多品牌的 PLC 產(chǎn)品，其品牌不同所使用到的方案也存在明顯的差別，對應(yīng)煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的工作性能也不盡相同。詳細(xì)分析如下：

（1）分析系統(tǒng)規(guī)模。在 PLC 設(shè)備選型前，需要對自身系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行深入分析，盡可能縮小設(shè)備選擇的范圍。若僅僅要求 PLC 設(shè)備實現(xiàn)對瓦斯?jié)舛鹊臋z測，可以選擇一般微型設(shè)備。如果要求水泵機房可以根據(jù)變化的水位進(jìn)行工作方式和狀態(tài)的更改，這就給 PLC 設(shè)備在邏輯和閉環(huán)上控制提出了更高的要求，因此必須選擇中等的 PLC設(shè)備。若想對礦井中生產(chǎn)人員進(jìn)行實時監(jiān)測。首先要對井下通信和控制進(jìn)行監(jiān)測，中等和微型設(shè)備是不能滿足其監(jiān)控要求的，只能選擇大型的 PLC 設(shè)備。

（2）I/O 點類型的確定。在電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)該根據(jù)預(yù)期監(jiān)控對象的系統(tǒng)規(guī)模確定 I/O 點的數(shù)量，并將其進(jìn)行類別上的劃分，制定出相應(yīng)的統(tǒng)計清單，以確保軟硬件資源余量的充足，最大程度避免資源浪費的現(xiàn)象。對礦井自身供電情況進(jìn)行分析，以確定輸出端輸出方式和頻率，往往其輸出方式是采用晶體管和繼電器進(jìn)行輸出的。

（3）選擇編程工具。在選擇編程工具時，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模確定適合自身的編程工具，確保系統(tǒng)編程能快速高效的完成。針對小規(guī)模 PLC 設(shè)備編程，往往選擇梯形編程方式，該方式較為簡潔，在中型 PLC 編程中非常實用。對大型 PLC 設(shè)備編程而言，一般使用計算機和 PLC 軟件包進(jìn)行編程，但是該方式不僅會消耗大量的資金，現(xiàn)場調(diào)試也十分不便，一般只針對大型煤礦自動化控制系統(tǒng)編程。

2.2 創(chuàng)新硬件設(shè)計

（1）輸入電路的創(chuàng)新。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，加上我國供電存在一定的不穩(wěn)定性，為確保系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，需要在輸入電路部分加裝電源凈化元件，采用 1：1 隔離變壓器可以較好的通過雙隔離技術(shù)，將變壓器初級線圈和次級線圈屏蔽層通過初級電氣中性點接大地，減小脈沖干擾作用。對 PLC 輸入電源控制在 24V 直流電源，根據(jù)容量對負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)，完善周邊電路的防短路操作。如果由于短路或者負(fù)載，都會造成 PLC 芯片受損，造成系統(tǒng)無法正常運行。因此必須對輸入電路進(jìn)行創(chuàng)新，確保系統(tǒng)安全運行。

（2）輸出電路的創(chuàng)新。系統(tǒng)輸出電路設(shè)計創(chuàng)新，需要根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際需求，對各種指示標(biāo)志、調(diào)速裝置等采用晶體管進(jìn)行輸出，促進(jìn)其響應(yīng)速度的提升。在煤礦水泵機房的電氣自動化控制系統(tǒng)中，PLC 輸出頻率為 6 次/min，可以采用繼電器輸出，其抗干擾能力與帶負(fù)載能力相對較強。如果 PLC 輸出帶電磁線圈或者其他感性負(fù)載，為避免產(chǎn)生浪涌電流對 PLC 芯片造成損壞，可以在電路盤上接續(xù)二極管，使其充分吸收浪涌電流，保證 PLC 芯片。

2.3 創(chuàng)新軟件設(shè)計

（1）軟件結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括基本程序設(shè)計和模塊化設(shè)計。在煤礦生產(chǎn)中，應(yīng)該根據(jù)煤礦開采的不同程序，對程序進(jìn)行適時調(diào)整，采用模塊化設(shè)計對后續(xù)功能拓展有較好的作用。將煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的目標(biāo)分為多個子任務(wù)模塊，分別對其進(jìn)行編寫和調(diào)試，最終將其組合成為一個完整的程序。模塊化程序創(chuàng)新設(shè)計，提高了電氣自動化控制水平，使其更符合實際的生產(chǎn)狀況。

（2）程序設(shè)計過程的創(chuàng)新。若想實現(xiàn)程序優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)該根據(jù)煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的實際需求，按需分配I/O，將整個系統(tǒng)的 I/O 信號進(jìn)行集中編制，以提升系統(tǒng)的維護效率。程序中定時器、計數(shù)器、繼電器需要統(tǒng)一編號，切不可重復(fù)同一個編號，進(jìn)而促進(jìn)系統(tǒng)運行可靠性的提升。在地址分配完成后，應(yīng)該詳細(xì)列出 I/O 分配情況和內(nèi)部繼電器標(biāo)志位分配表。

3 結(jié)語

在國民經(jīng)濟不斷發(fā)展下，我國現(xiàn)代煤礦技術(shù)加快了發(fā)展腳步，在生產(chǎn)過程中使用電氣自動化控制技術(shù)，大大提升了煤礦生產(chǎn)效率，確保了生產(chǎn)安全。本文主要基于 PLC電氣自動化控制，對目前電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，并對系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，這對提升系統(tǒng)的工作效率、實現(xiàn)安全生產(chǎn)、促進(jìn)煤礦企業(yè)健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。在創(chuàng)新過程中，應(yīng)該根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際需求，結(jié)合整個電路自身特點和工作環(huán)境，確保系統(tǒng)各方面指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，實現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的煤礦電氣自動化控制。

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