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摘要：近些年來，煤礦企業的發展為我國的經濟建設以及人們的生產和生活提供了源源不斷的動力。隨著科技的進步以及電氣自動化技術的不斷發展進步，自動化控制系統也已經應用到了我國的煤礦企業，在提高煤礦企業生產效益方面起到了很大的作用。在煤礦企業的電氣自動化控制技術中，PLC嵌入式的電子自動化系統在煤礦系統的控制方面起到了非常重要的作用。本文主要對電氣自動化控制系統的特點進行分析，接著對電氣自動化系統優化的要點進行分析和探究，期待能夠有效推進我國煤礦企業對自動化控制系統的應用，從而實現經濟效益的顯著提高。
關鍵詞：煤礦電氣自動化控制系統；優化設計；研究
引言
我國煤礦企業的發展不僅關系到國家的經濟建設，也與居民的日常生活息息相關。在煤礦企業進行開采的過程中，由于工作環境相對比較復雜，影響到煤礦開采的效率以及工作過程中的安全性，利用電氣自動化控制系統能夠實現生產過程中的實時反饋，而且還能夠有效預防不可控的環境因素的影響。盡管該技術也一直在發展創新，但是在實際使用過程中仍然存在很多的問題，對煤礦企業的PLC嵌入式電子自動化控制技術的使用和優化是未來煤礦企業的發展趨勢。只有不斷結合煤礦企業的實際發展情況，對電氣自動化控制系統進行優化才能將其有效應用到煤礦企業的發展中，有效降低企業的運營成本，并促進煤礦企業生產流程的優化。
1.電氣自動化控制系統在使用中的特點分析
(1)具有較強的兼容性。近年來，隨著煤礦生產企業技術的不斷發展，我國煤礦開采逐步從淺層向深層推進，與淺層的施工環境相比，深層開采環境具有較高的復雜性。在開采中需要利用電氣自動化設備推進開采活動的進行。電氣自動化設備的種類非常多，不同類型的設備在運行時間、運行功率上都具有比較大的區別，為了使煤礦開采活動能夠有效開展，實現電氣設備在運行環境中的自我調節，通常在設計中會借助電氣自動化控制系統來進行輔助控制[1]。正是由于電氣自動化控制系統具有很強的兼容性，可以滿足不同生產條件下對電氣設備控制的要求，而且系統在端口協議方面還具有比較高的開放性，因此為系統控制內容的多樣性奠定了基礎。
(2)集成性。在我國當前煤礦企業的生產中，煤礦開采的步驟主要包括煤層勘探、煤層開采以及煤礦資源的輸送，還有在整個過程中的安全防護管理等不同的流程。每一步流程在運行過程中都需要電氣自動化技術的支持，比如PLC技術、人機界面交互技術以及數據信息采集技術等。如果對每一個流程系統都分開管理的話，會使得整個系統的負擔不斷加重。而正因為電氣自動化控制系統具有集成化管理的特征，使其能夠對系統內部設備狀態實行實時的監督管理，并且能夠根據設備運行情況進行相關參數的調整，進一步增強機械設備在生產運行中的穩定性。
(3)智能化。煤礦企業雖然是一個傳統的工業領域，但是近年來在先進技術與管理的共同作用下其內部生產和管理體系也在不斷完善。在我國目前的煤礦領域發展中，大多數的煤礦開采企業已經實現了自動化生產，甚至有些企業已經從自動化向智能化的方向發展。在煤礦企業的生產運行中，電氣設備能夠按照系統設置的程序高效地完成開采任務[2]。而且在這個過程中，針對系統運行過程中的相關信息數據，需要對其進行系統的分析與整理，在此基礎上進行煤礦開采方案的調整以及優化。這種方式能夠有效提高煤礦企業開采的效率，同時還能夠大大提升煤礦開采中的安全性能，促進企業的持續發展。
(4)開放性。開放性也是電氣自動化技術非常重要的特征。煤礦開采工作主要在地下環境中進行，為了能夠保證指令傳到生產區域，電氣設備還應該同時具有比較強的通訊功能。電氣自動化技術能夠用來構建通訊控制系統，整個系統也是在通訊端口的輔助下實現與其他系統間的信息互通，進而能夠對系統中設備的運行狀態進行監控，有效提升信息采集之后運行的效果。另外，在系統運行中數據指令傳輸可以通過通訊端口來實現對設備工作狀態的控制，進而保證系統運行過程的穩定性。
2.煤礦電氣自動化控制系統的優化設計
(1)機械設備選型的設計。機械設備的選型是進行電氣自動化控制系統設計的最重要的一步，通過這種方式來實現系統對于穩定性的要求。在實際的設計中要結合煤礦企業生產發展的實際情況以及在生產中各項參數的具體情況，選擇能夠滿足企業未來生產規劃的機械設備，并且設置與之相適應的電氣自動化控制系統，進而提高機械設備選型的可靠性。在當前的電氣自動化控制系統中，PLC是使用比較廣泛的機械設備產品，在系統運行中還包含有瓦斯濃度檢測設備、礦井中的巷道通風設備以及電氣照明設備等，在運行過程中設備的功率和耗電量等都要根據礦井中巷道的尺寸、煤礦開采的能力進行選擇，從而實現對系統進行有效控制的目的。
(2)I/O點種類的確定。在電氣自動化控制系統優化的過程中，I/O點種類的確定是最為基礎的內容，也是非常重要的內容。在原先的系統中，I/O點的種類比較少，而且其安裝的地點和數量都比較固定，這樣的情況會造成很多問題的發生，而且也沒有辦法滿足持續的煤礦生產的需求。在系統優化過程中，必須對I/O點的數量和類型實施必要的調整，針對I/O點數量的優化，需要在原有基礎上擴充到2-3個節點；針對類型的優化，可以選擇大容量的系統結構，為系統中的軟硬件端口進行串聯留出余地[3]。在這樣的優化設計中，系統整體的運行效果能夠明顯得到提升，工作效率也會大幅度增長，有效提高煤礦企業的生產力。
(3)編程工具的選擇。編程工具的選擇也是電氣自動化控制優化的重要內容，目前比較常用的電氣自動化系統編程工具主要有三種，分別是：手持式編程器、圖形編輯器以及PLC軟件編輯器，不同的編輯工具具有不同的優勢。手持式編輯器在運行中的工作效率比基準值低只有75%，但是它也有自身的優點就是體積比較小，攜帶起來比較方便，可以用在生產現象的臨時調整中。圖形編輯器的特點是具有較強的直觀性，在系統運行中工作效率也能夠達到85%到90%之間，可以使用到中型自動化控制系統中。PLC軟件編輯器最大的優勢就是工作效率比較高，可以達到100%甚至110%，但是卻沒有辦法在生產現場使用。在煤礦電氣自動化控制系統的優化過程中需要根據不同的需求選擇編輯器，實現系統生產的高效安全運行。
(4)輸入電路設計。在通常情況下，煤礦電氣自動化控制系統的運行中的電壓基本上控制在85V到240V之間，在運行過程中具有比較強的適應性，而且在系統整體的電路設計中還能夠增加電源凈化元件，可以用作對線路運行情況的監測[4]。當系統在運行過程中發生電壓不穩定的情況時，系統就會自動啟動PLC控制器對出現問題的電容器實施調整，在發生電路短路情況時能夠立即開啟繼電保護裝置，通過這種方式減少輸入電路對系統運行造成的不良影響，并且能夠極大的提升系統運行的效率，使得企業生產運營過程中的經濟效益大大提高。
(5)電氣保護系統。在煤礦企業的電氣設備運行過程中，電源電壓都是采用的高壓線路，因此在系統運行中存在較大的危險性，一旦發生故障沒有及時進行搶修的話會嚴重影響到生產的安全性。在進行煤礦電氣保護系統的優化時，最為重要的是對系統的調節方法進行調整，在運行中比較常用的調節方式就是PID模式，在系統運行調節的過程中，能夠實現對系統運行的位置設定值的確認，在這個基礎上再進行PID的調節。在接收到系統傳輸過來的指令之后，電氣保護系統就會將信息傳輸到系統運行的目標位置，在系統運行中系統執行的結構會反饋到主系統中存儲起來，通過這種方式完成了信息的交互和傳輸，一旦系統運行中發生故障，就能夠有效定位并及時進行系統故障的修復。
(6)電氣接地系統。在煤礦開采的過程中，使用的電氣設備都需要比較高的電壓才能保證系統的正常運行，結合系統在運行過程中工作環節的復雜性，需要在系統中設置接地系統。傳統的接地方式主要是利用單線連接的方式，這種方式不是所有的設備都可以使用的，因此可以在系統的優化中，對接地的方式實施分類，比如，可以分為防雷的接地方式和靜電接地方式，另外還有直流接地和屏蔽接地等不同的接地方法。通過不同的接地方式提高煤礦生產中的安全性。
3.結束語
綜上所述，在我國煤礦企業當前的發展中，電氣自動化控制系統起著非常重要的作用，對煤礦企業生產效率和生產安全性的提高都具有重要意義。因此企業在發展中一定要結合企業的生產實際情況和電氣系統技術的發展情況對電氣自動化系統進行持續的優化設計。通過這種方式不斷實現企業生產效益的提升以及促進煤礦企業的發展壯大，進而實現我國經濟效益的不斷提升。
【參考文獻】
[1]邱若誠.關于煤礦電氣自動化控制系統優化設計研究[J].建筑工程技術與設計,2017,000(006):2130-2130.
[2]呂琪然.煤礦電氣自動化控制系統優化設計分析[J].中小企業管理與科技(上旬刊),2016.
[3]王旭健.煤礦電氣自動化控制系統的優化設計分析[J].能源與節能,2018,000(011):P.137-138.
[4]王宇鵬.煤礦電氣自動化控制系統的優化設計思路[J].信息周刊,2020,000(011):P.1-1.
作者:王鋒 單位:晉能控股煤業集團燕子山礦
