煤矿电气自动化控制系统的优化设计

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摘 要：随着国民经济的不断发展,我国现代煤矿技术也加快了自身的发展速度,在煤矿行业中大量使用了电气自动化控制技术,使煤矿产量和生产效率得到了显著的提高,现今在煤矿中应用最为普遍的便是PLC电气自动化控制.文章以此为基础,阐述了PLC电气自动化系统,并提出了煤矿电气自动化控制系统的优化设计,希望对相关研究和工作者起到帮助和参考的作用.

关 键 词：电气自动化控制系统设计优化方案

0引言

要使煤矿生产过程能够满足高效、安全,煤矿的生产全过程就必然要运用自动化控制装置,在实际生产过程中会涉及到计算瓦斯含量以及检测矿井通风等工作.在实际施工过程中PLC嵌入式系统能够轻松应对各种复杂的施工环境,因此现今煤矿中对这一系列工作解决的最好方式便是普及PLC技术.现今优化煤矿自动化控制系统之后,能够明显减少煤矿生产过程中的控制成本,在生产过程中自动化系统也能够更加稳定,使煤矿的产量显著增加,而自动化系统在优化的过程中必然会面临诸多的问题.

1优化设备选型

现今市面上有很多关于PLC的产品,就其生产的厂商的知名程度来看也有很多,其中包括了LG、和力时、研华等.各种品牌的产品对同一情况解决的过程中会使用到诸多的不同方案,各方案之间也存在明显的差别,如下几个方面是设备在选择过程中应该作为重点考虑的.

1.1在选择之前对系统的规模进行仔细的分析

PLC设备在选型之前,要对自身系统的规模进行仔细的分析,以此能够将设备的选择范围尽可能的缩小,因为各种PLC产品适用于不同规模的系统.其中将西门子PLC设备作为选择实例进行分析,若PLC设备的选择仅仅只是为了对瓦斯浓度进行检测,一般选取微型设备便可以实现对瓦斯浓度的检测.而水泵机房要能够根据矿井内变化的水位更改工作方式和状态,对PLC设备在逻辑以及闭环上的控制就有了更高的要求,因此最好的选择便是中等PLC设备.要对矿井中所有工人的安全进行实时监控,首先要能够对井下的通信和控制进行实时检测,要实现全过程的监控必然会使监控任务更加繁琐,微型和中型PLC设备是不能够满足监控要求的,此时只能够选择大型PLC设备.

1.2I/O点类型的确定

电气自动化在控制的过程中就有诸多的需求,这些要求很大程度是预计监控对象自身的规模拟定的,在实施监控之前要及时统计好设备I/O点的数量,在统计过程中将其进行类别上的划分,并且在统计过程中制作出相应的统计清单,将对系统控制容量的估计作为依据,以此使软硬件的资源余量有充足的保证,并且不会有浪费资源的现象出现.在确定设备输出点输出频率的过程中要对矿井自身的供电情况进行仔细的分析,以此快速确定输出端的输出方式,一般输出端的输出方式都采用晶体管和继电器进行输出.

1.3对编程工具的选择

现今手持、图形以及运用PLC和计算机结合的三种编程器,是煤矿电气自动化控制系统中应用最为普遍的编程工具.对商家语言的变程是收集编辑器的唯一作用,手持编辑器自身的编程效率较为低下,仅针对于小规模的PLC设备编程,一般梯形编程是图形编程器在编程过程中运用的主要编程方式,这种编辑方式非常简洁,对于中型PLC编程非常实用.为了对大型PLC设备的编程能够更加高效,一般都使用计算机和PLC软件包对大型PLC进行编程,但是这种编程方式在开发的过程中会消耗大量资金,在对现场进行调试的过程中也非常不方便,一般只针对于大型煤矿自动化控制系统编程使用.煤矿电气自动化系统要将自身的控制效率迅速提高,首先要根据系统的规模确定适合自身系统的编程工具,以此保障系统的编程能够更加迅速高效.

2对系统构架的优化

2.1对硬件的优化设计

硬件的构架在整个控制系统中都相当重要,控制系统的运行能否稳定和硬件的构架有直接的关联,科学合理的硬件构架能够使系统在运行过程中更具安全性和可靠性.因此系统硬件构架的优化相当重要.因为不同的煤矿工程在使用过程中也会对自动化控制系统有不同的要求,因此,系统中应用的硬件也有不同的差别,下文主要分析了输出、输出电路以及抗干扰系统.

2.1.1优化输入电路设计.在对输入电路的设计进行优化的过程中,要首先对PLC供电电源的电压范围进行仔细考虑,一般都在85V至240V之间,整个电源电压有较宽的幅度.但是因为实际作业过程中会面临各种恶劣的作业环境,加上现今我国供电自身就存在诸多的不稳定性,所以必需在输入电路中安装净化电源的设备,以此应对各种干扰.在安装了净化电源的设备之后,系统在运行过程中也能够更具安全和稳定的保障,其中安装最为普遍的便是滤波器以及隔离变压器等设备.要使输入电路的设计能够得到优化,首先要保证PLC输入电源能够保持24V恒定的直流电源,在对其自身的负载的调整过程中必须要将电源自身的容量作为重要依据,并且及时完善周边其余电路,以此避免在操作过程中有短路的情况出现.系统运行过程中能否具有稳定的保障都取决于上述的工作是否落实.若因为操作不当出现过载以及电路短路的情况,PLC芯片有可能因为这些严重性失误被损毁,导致系统不能够正常运行.所以,对输入电路的优化还应该将质量合格的保险丝及时安装到电源的各个支路中,以此保证运行过程中不会因为短路现象导致系统受损.

2.1.2优化输出电路设计.在对输出电路设计进行优化之前要结合煤矿在生产过程中的实际要求,对于各种指示标志以及调速装置输出方式的选择,都应该选择晶体管输出作为输出的基本方式,以此保证在输出的过程中能够尽可能适应频率较高的动作,同时响应速度也能够得到显著的提高.要使输出电路能够尽可能的简化一般都采用继电保护方式作为基本输出方式,继电保护输出方式自身也具有较强的抗干扰能力和带负载的能力.但PLC在输出过程中若带有电磁线圈,PLC芯片极有可能在断电的过程中受到严重的损坏.所以,为了尽可能避免PLC芯片受到损坏,一般都将续流二极管并联到电路盘中,在电炉盘并联了续流二极管之后能够很好的吸收浪涌电流,最大限度的保护了PLC芯片.

2.2对软件设计的优化

整个系统运行的核心便是系统中的软件,系统软件在进行优化之后能够使系统在运行过程中的效率显著提升.软件的优化应该和硬件优化同步,优化软件的过程其实就是将先前的软件设备通过处理之后转化成清楚明白的梯形图,这一过程成了现今PLC系统在应用过程中所面临最困难的问题.软件的优化设计和硬件优化设计相类似,首先应该从结构着手,在设计的过程中要结合系统自身的规模进行,以此通过优化结构之后使系统在实际调整的过程中能够更加迅速,也能够和实际的生产情况更贴近.

3结束语

随着国民经济的不断发展,我国现代煤矿技术也加快了自身的发展速度,在煤矿行业中大量使用了电气自动化控制技术,使煤矿产量和生产效率得到了显著的提高,现今在煤矿中应用最为普遍的便是PLC电气自动化控制.对煤矿电气自动化控制系统进行优化设计,创新系统的设计方式,是提升煤矿电气自动化控制系统工作效率,节约成本的必然.