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篇1

[關鍵詞] 煤礦； 遙感技術； 遙感背景； 遙感應用

1 前言

自動化技術在開發(fā)我國礦業(yè)資源、促進礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)礦山生產(chǎn)現(xiàn)代化的進程中起著不可替代的作用。因此，將自動化技術應用于傳統(tǒng)煤炭企業(yè)的改造具有現(xiàn)實意義，它可以提高企業(yè)現(xiàn)代管理水平，改變煤炭工業(yè)的形象。在上世紀的60年代逐漸興起的遙感技術，以其具有高速、精確、快捷等特點，被廣泛的應用于農(nóng)業(yè)領域、資源領域、環(huán)境領域、生態(tài)領域、地質(zhì)及海洋領域等。煤礦區(qū)是一種不同的背景、不同的要素之間互相作用而形成的相對復雜的區(qū)域，人們的高強度的開采使自然環(huán)境遭到了嚴重的破壞，極大的改變了生態(tài)環(huán)境，造成了大氣和水體等方面環(huán)境污染，當然也引發(fā)許多的地質(zhì)災害，筆者經(jīng)過對今年來的有關這方面的科技成果的前提上，提出了遙感技術領域應用在煤礦有關領域的具體的三個方向：煤礦區(qū)環(huán)境污染的監(jiān)測、煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的調(diào)查及煤礦區(qū)地質(zhì)災害的分析。遙感技術的廣泛應用為煤礦區(qū)提供了先進技術和方法儲備，為服務于煤礦區(qū)資源的環(huán)境保護，實現(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)性開發(fā)提供有價值的參考。

2 遙感技術的概述

早在1981年，我國第一個煤炭遙感的專門機構就正式成立了，承擔著國家科學委員會“六、五”等重點科研的課題。總結并發(fā)現(xiàn)煤層和煤系在地面的光場內(nèi)及熱場波譜特征，建立了煤碳層熱紅外的輻射分帶模式，確定煤炭遙感理論的基礎，建立遙感技術對煤炭地區(qū)地質(zhì)調(diào)查的工作方法及程序。在1984年，“煤炭部的遙感地質(zhì)中心”正式的成立，通過對設備的引進及技術的改造，遙感技術的應用領域也隨著進一步的擴大，煤礦生產(chǎn)過程中的水害方面的防治、礦井突水方面的預測、礦區(qū)的地質(zhì)災害及環(huán)境調(diào)查、煤礦區(qū)火燒區(qū)域調(diào)查監(jiān)測等發(fā)揮著重要的作用。完成“鄂爾多斯地區(qū)構造特征遙感地質(zhì)的研究”項目，很好的奠定煤炭遙感地位。在1986年，煤航遙感的應用研究院正式成立，隨著科學技術的進步，計算機軟件及硬件的技術快速發(fā)展和計算機技術廣泛的普及，促使遙感技術也發(fā)生突破性飛躍，煤炭資源的調(diào)查評價、礦區(qū)災害的調(diào)查監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境的調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測、煤礦信息管理的系統(tǒng)研究方面，使遙感技術優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮。前后完成許多諸如“云南三江地區(qū)煤炭資源的調(diào)查級評價”等復雜項目，取得一系列的高水平研究的成果。在這20多期間，我國有關單位和人員經(jīng)過了不斷的探索、力求創(chuàng)新發(fā)展，現(xiàn)在煤炭遙感等方面的技術已經(jīng)形成航空高光譜和航天的高分辨率、地面的探測及GPS與GIS相結合相對完善的遙感技術研究應用體系，完成各種遙感技術應用的科學研究的項目達到200多項，獲得了國家級和省部級的獎勵30多項，取得良好社會效益與經(jīng)濟效益。雖然煤炭遙感總應用的水平和西方發(fā)達國家相比較仍然有一些差距，但是在煤炭的資源調(diào)查和評價方面、煤田火區(qū)的調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測方面研究水平已經(jīng)正在不斷的接近，甚至可以達到世界領先水平。

3 煤礦領域的遙感技術應用

3.1 煤礦區(qū)環(huán)境污染的監(jiān)測

第一、大氣污染的監(jiān)測

礦區(qū)的大氣污染一般來源是工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污染和交通運輸產(chǎn)生的污染，以及生活污染，主要的污染物有氣態(tài)的污染物、氣溶膠類污染物。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中所需要的動能、熱能及電能來源是燃燒化石等燃料。在工藝生產(chǎn)的過程中排放及泄漏氣體污染物和粉塵所造成煤礦區(qū)的大氣污染。除此之外，礦區(qū)的交通運輸及居民的生活需要，燃燒礦物燃料向大氣排放煙塵和油煙也能致使大氣污染。

遙感技術的應用與煤礦區(qū)大氣污染環(huán)境監(jiān)測理論基礎：第一、大氣污染可以直接影響到空氣中微粒的分布和構成，影響到電磁波在大氣中的傳播，并利用特定的波段實現(xiàn)其對大氣污染中成分直接的分析。第二、空氣污染會影響到植被的生長。特定的波長會對植被的光譜特產(chǎn)生很多影響。因此，對植被光譜的特征定量診斷和分析，從而可以反推出大氣污染。

第二、地表水污染的監(jiān)測

煤炭的開采對水污染有著多源性。伴隨著煤炭的開采產(chǎn)生的礦井水中一般都含有大量懸浮物，有的表現(xiàn)出高礦化度及酸性或含放射性元素和氧化物，如果直接外排將會對地表上的水資源產(chǎn)生比較大的污染。煤矸石若在雨水淋濾的作用下逐漸形成酸性水。會對周圍的水環(huán)境造成嚴重的污染。大型礦井中的工作機械用油泄露，其中一部分會隨著礦井水排到地面導致污染環(huán)境。另一部分會流到井下也造成污染。除此之外，礦區(qū)中的固體廢棄物、液態(tài)的污染物及空氣污染會直接影響到區(qū)域地表及地下水資源，將導致嚴重水污染。衛(wèi)星遙感技術應用在礦區(qū)的水污染監(jiān)測，主要通過增強的方法來突顯出影像中得水體分布情況。運用一種密度分割的方法對礦區(qū)不同波段的水體進行分化等級，建立有效水資源污染的遙感技術解譯標志。從而實現(xiàn)對地表水污染程度宏觀的調(diào)查。與此同時，高光譜遙感技術在水資源環(huán)境的監(jiān)測分析和水體污染的定量分析及水質(zhì)參數(shù)的提取等方面應用有明顯的優(yōu)勢。

第三、其他的污染監(jiān)測

礦山中的固體廢棄物是由于礦產(chǎn)開采、加工等過程中產(chǎn)生了的廢棄巖石，其中煤矸石的排放量最多。矸石山的堆積會引發(fā)大氣、水、土壤的污染等方面問題。并且會使礦區(qū)的景觀破壞，會嚴重影響到附近居民生活及植物生長。遙感監(jiān)測礦區(qū)的土壤污染，主要是通過遙感技術影像對土壤污染區(qū)進行定性識別和劃分。其次是對植物生長的狀態(tài)及參數(shù)來反推出土壤的污染狀況。與此同時用遙感數(shù)據(jù)來反演出土壤中的污染元素濃度及其他參數(shù)。運用高光譜技術遙感信息能定量反演出污染元素和污染物的濃度，進而實現(xiàn)對于土地污染及監(jiān)測和分析，也能提高監(jiān)測的效率。除此之外，礦山中的開采通過對視覺、噪音等影響附近居民的生產(chǎn)生活環(huán)境，從而構成看到潛在環(huán)境的污染源。

3.2 煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的調(diào)查

第一、植被覆蓋信息的提取

礦區(qū)開采的過程中，在礦山建設工業(yè)廣場、修簡易公路、砍伐附近樹木、搭建工人大棚、堆放礦區(qū)中的廢石廢渣等，都會對地表的植被有著較大的破壞，降低本區(qū)域的植被覆蓋率。與此同時，煤礦區(qū)的生產(chǎn)和建設中造成土壤的堅硬和板結，有機質(zhì)和養(yǎng)分及水分的缺乏。造成了土地的貧瘠，土地養(yǎng)分的短缺，土地承載力的下降，植物會難以生存，將導致礦區(qū)很大面積的人工裸地形成。會極大破壞礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)。從礦區(qū)各個年份和不同類型的影像數(shù)據(jù)，并運用一些遙感圖像方面的處理軟件平臺，提取和計算出歸一的化植指數(shù)，再根據(jù)類似元二分線性的模型估算出礦區(qū)植被的覆蓋率。同時，用非監(jiān)督分類的方法對煤礦區(qū)植被的覆蓋率進行分類和賦色，進而得出這若干年植被的生長狀況和時空變化。

第二、土地利用及覆蓋信息的提取

遙感技術應用于煤礦研究中最廣泛地方是煤礦區(qū)的土地利用分類、環(huán)境調(diào)查、變化監(jiān)測。長期煤礦的開采對煤礦區(qū)土地和生態(tài)環(huán)境都造成了嚴重破壞。尤其是露天煤礦區(qū)的土地復墾和生態(tài)重建等問題成為煤礦區(qū)生態(tài)問題中最為重要的研究性內(nèi)容。熱點地區(qū)（珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海灣）和脆弱地區(qū)（東北一帶，干旱半干旱帶）相關的研究已經(jīng)趨于成熟。在遙感技術與地理信息系統(tǒng)的支持下，以煤礦區(qū)相遙感的影像作為數(shù)據(jù)源。依據(jù)礦區(qū)土地使用分類的特點及需要。用最大似然法來監(jiān)督分類和人機相互解譯結合的方式來解譯。計算出土地利用的程度綜合性指數(shù)和動態(tài)度指數(shù)等。有效的分析礦區(qū)的土地利用方面的僵蓋狀況，從而反映出區(qū)域土地使用變化結構特征和各個利用土地類型變化方向的演變規(guī)律。

第三、景觀生態(tài)的分類研究

礦區(qū)由于是礦業(yè)生產(chǎn)有著特殊規(guī)律。例如生態(tài)環(huán)境的擾動和效益遞減等規(guī)律的影響，生態(tài)景觀與農(nóng)地、林地、城市等景觀不同。景觀變化也會比一般農(nóng)地和城市的景觀更顯著。在煤礦區(qū)地物遙感技術信息的提取基礎上，根據(jù)突出的景觀演化與生態(tài)類型的變化、空見尺度的選擇分析和定量研究相結合的原則，構建出有景觀類型、景觀組及景觀系多類分層的煤礦區(qū)生態(tài)的分類體系。與此同時，基于不同的尺度，煤礦區(qū)多時相、多傳感器和多分辨率等遙感技術影像的景觀分類也是研究的熱點。

3.3 煤礦區(qū)地質(zhì)災害的分析

第一、煤礦塌陷的調(diào)查

地下煤炭的開采導致礦區(qū)塌陷已經(jīng)是目前煤礦區(qū)主要的地質(zhì)災害。因開采塌陷而造成土地的塌陷，致使原來平整的土地逐漸變成凹凸不平，造成了水土流失和季節(jié)性或常年性積水的現(xiàn)象，給工業(yè)和農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)帶來巨大損失。用遙感技術能快速且準確的確定塌陷位置及其范圍，進一步分析土地塌陷對礦區(qū)土地利用有著重要的影響的意義。

第二、草地荒漠化的分析

煤炭開發(fā)對于草地的影響體現(xiàn)：草地被直接破壞和草地的荒漠化。采礦擾動是一種人為的驅(qū)動力，在生態(tài)脆弱區(qū)，破壞了草地餓生態(tài)系統(tǒng)結構及功能。致使草地的生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的功能下降，破壞了原有的生態(tài)系統(tǒng)平衡，導致生態(tài)系統(tǒng)脆弱且不穩(wěn)定。會對草地荒漠化的產(chǎn)生和發(fā)展起到重大推動作用。煤礦區(qū)的草地荒漠化進行分析比較好的方法是：利用光譜混合分解模型光譜刪來提取出沙壤比例及植被蓋度。通過主成分餓變換及散度分析，選取植被、沙壤、陰影、輕壤，并利用無約束線性光譜混合分解模型對不同時相的遙感圖像進行混合像元分解，采用了逐像元線性內(nèi)插的方法，構建出不同時段的植被蓋影像。

第三、其他地質(zhì)災害的調(diào)查

煤礦區(qū)土地的沉降往往會引起地面的塌陷裂縫、山體滑坡等地質(zhì)的災害。通過結合大量的野外調(diào)查，可以從遙感技術影像中的各個位置、不同色調(diào)及形態(tài)等，構建滑坡、地裂縫、崩塌等礦區(qū)地質(zhì)災害影像的識別標志?；卤跁谶b感影像中呈亮白色，常出現(xiàn)于比較高的山坡；在形態(tài)上會呈弧形或簸箕形；山底常被人類干擾呈淺藍色。崩塌在影像上是白色和淺藍色相混合的現(xiàn)象，往往出現(xiàn)在較陡峭地勢的山區(qū)，形態(tài)表現(xiàn)是漏斗狀和片狀分布，總體上的面積比較大，人工干擾的因素相對比較弱。地裂縫則在遙感影像中表現(xiàn)為不規(guī)則的線，灰白色的色彩，與周邊褐色的荒地形成了對比。

4 結論

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源的需求量不斷增大，尤其是煤炭資源在我國能源中的比重依然很大，這就對煤礦自動化技術快速發(fā)展提出了要求。遙感技術在應用于煤炭的開采和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的分析發(fā)揮著重要的作用。因此，煤礦的自動化控制中自然少不了對遙感技術的需求和應用。本文通過對遙感技術在煤礦各個領域中的應用，重點分析了煤礦區(qū)環(huán)境污染的監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境的調(diào)查和地質(zhì)災害的分析和研究，來闡述煤炭自動化控制中的遙感技術。

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篇2

煤礦施工企業(yè)不斷的發(fā)展過程中，市場中也出現(xiàn)很多關于PLC的產(chǎn)品，通過對成產(chǎn)廠家和知名度上面來看有很多，這也包括很多的企業(yè)，在對這些產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中對于不同的品牌在對同一問題進行處理方法上也存在一定的差異，因此，我們需要對以下幾點進行全面的考慮。

1.1在選擇之前對系統(tǒng)的規(guī)模進行仔細的分析

在對生產(chǎn)產(chǎn)品運用的時候通過不同作用進行分析，使用的時候需要我們對不同規(guī)模的煤礦進行分析，能夠及時的將生產(chǎn)的產(chǎn)品運用到實際工作中，同時還要有效的將PLC產(chǎn)品對不同范圍的煤礦進行分析。例如，我們在對西門子電氣自動化設備使用的過程中，對于煤礦的產(chǎn)量得到大量的提升，主要就是通過運用PLC設備提高生產(chǎn)效益，在對西門子產(chǎn)品進行分析的時候，對于不同規(guī)模的煤礦選擇設備也是不一樣的，在對瓦斯?jié)舛葯z測的時候，一般采用微型設備對瓦斯進行檢測。但是在對礦井水位變化和運行狀態(tài)進行分析的時候，也就要通過PLC設備通過邏輯和程序控制來實現(xiàn)，對于這些控制也就具有更高的要求，在對PLC設備選擇上也就要選擇中等設備，在對礦井工作的所有人員都要進行實時監(jiān)控，更高的保證井下通信和監(jiān)控工作的開展，對其全程進行有效的監(jiān)控，對于這些事情也就十分的繁瑣，我們要在監(jiān)控的時候運用微型和中型設備也就不能滿足監(jiān)控的需要，這時候我們也就要更好地選擇大型PLC設備。

1.2I/O點類型的確定

在對電氣自動化在控制的過程中具有很多的需求，對于這些需求主要就是對其預計監(jiān)督的對象的控制，我們在對監(jiān)控的工作要有效的開展，做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計工程中相應的統(tǒng)計清單，這個過程中要有效的對其進行分類，還要根據(jù)實際情況對工作系統(tǒng)容量做出估計，在對這些資源數(shù)據(jù)進行確定的同時提高設備的控制能力，更好的利用資源，減少資源不必要的浪費。同時在確定設備輸出點頻率的時候，我們也要通過對礦井自身的實際情況進行仔細分析，同時要準確掌握礦井供電輸出的方式，在礦井工作中一般采用晶體管和繼電器進行輸出。

1.3對編程工具的選擇

在對設備進行分析之后，也就要對系統(tǒng)進行統(tǒng)一的編程，對于現(xiàn)在使用的編程主要有手持編程器、圖形和PLC與計算機結合編程這三種，這也是煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中應用最為普遍的編程手段。對于手持編輯器在運用過程中效率較低，主要就是針對一些較小的PLC設備進行編程，在圖形編程的時候使用最多的就是梯形編程，對于這種編程方式十分簡單，但是在對中型的PLC編程十分有效。為了有效提高編程的效率，很多時候都是運用計算機與PLC軟件對大型設備進行編程處理，對于這種編程方式需要耗費大量的資金，同時還有很多的問題，同時也是針對一些大型自動化控制系統(tǒng)使用。因此，在煤礦電氣自動化系統(tǒng)使用中要根據(jù)煤礦自身的情況選擇適合的編程方法，以此保障系統(tǒng)的編程能夠更加迅速高效。

2對系統(tǒng)構架的優(yōu)化

2.1對硬件的優(yōu)化設計

對于硬件的優(yōu)化設計在整個控制系統(tǒng)中具有十分重要的作用，也直接關系到控制系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定的運行，對硬件進行科學合理的設計優(yōu)化可以有效地提高設備運行的穩(wěn)定性和安全性，在實際工作中對于硬件優(yōu)化具有十分重要的作用，對于不同的煤礦在使用的時候也存在很多的差異，對其自動化控制系統(tǒng)的要求也就不同，在對硬件激勵性能夠分析的時候也要全面了解，我們也就要更好地選擇系統(tǒng)的使用性，保證煤礦電路的抗干擾性。

2.1.1優(yōu)化輸入電路設計

在對輸入電路的設計進行優(yōu)化的過程中，要首先對PLC供電電源的電壓范圍進行仔細的考慮，一般都在85V至240V之間，同時對于電壓的分析具有較寬的幅度，但是我們在實際的作業(yè)過程中會面臨很多的困難，同時再加上我國現(xiàn)今供電自身存在的問題，所以必須在供電系統(tǒng)中安裝電源凈化器，對干擾進行有效的處理。在安裝了凈化電源設備之后，系統(tǒng)在運行過程中也能夠更具安全和穩(wěn)定保障，很多都是運用的濾液器以及隔離器等設備，保證輸出電路更好的優(yōu)化，也是保證系統(tǒng)運行正常的必要條件，同時我們在工作中如果出現(xiàn)一些不當?shù)牟僮?，系統(tǒng)運行過程中經(jīng)常都會出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，這也就會導致PLC芯片造成嚴重的損壞，導致系統(tǒng)不能正常運行。因此我們在輸入電路進行優(yōu)化的時候要保證系統(tǒng)中安裝設備的合格，更好地解決短路故障造成的損壞。

2.1.2優(yōu)化輸出電路設計

對于電路輸出的優(yōu)化設計，這也就需要我們更好地結合煤礦的實際生產(chǎn)要求，對煤礦設備中每一種指示燈進行選擇和調(diào)節(jié)，還要更好地選擇電路輸出的方式，這也就可以更好地保證輸出過程中的效率，還能有效地提高系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的速率。在對電路輸出的時候盡可能地簡化采用繼電保護裝置作為輸出的基本方式，在對繼電保護裝置本身也就具有較好的抗干擾和保護電路的能力，但是在對相應的設備進行分析之后，對于PLC設備電路輸出過程帶有的電磁線圈，這也就會導致PLC芯片造成嚴重的損壞，為了能夠有效地避免這種情況，在設備工作中都會采用續(xù)流二極管聯(lián)到電路盤中，在電爐盤并聯(lián)了續(xù)流二極管之后能夠很好的吸收浪涌電流，最大限度的保護了PLC芯片。

2.2對軟件設計的優(yōu)化

對于整個系統(tǒng)的運行核心就是系統(tǒng)自身所運用的軟件，系統(tǒng)軟件在進行優(yōu)化的時候，我們主要目的就是提高系統(tǒng)運行效率，軟件優(yōu)化要和硬件同步進行，優(yōu)化軟件的過程也就是將軟件設備通過處理之后保證系統(tǒng)運行的有效性，將其轉(zhuǎn)化為控制圖形，在這種情況主要就是對目前PLC系統(tǒng)面臨的問題進行分析，更好地通過優(yōu)化軟件解決相應的問題，我們在分析問題的時候，首先就要根據(jù)軟件的結構和作用進行分析，在設計的時候根據(jù)相應的規(guī)模進行，通過有效地優(yōu)化軟件提高實際工作中的效率，也能更好地保證生產(chǎn)效率。

3結束語

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本文就煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計進行了論述。

關鍵詞：

露天煤礦;電氣自動化;控制系統(tǒng);優(yōu)化設計

1露天煤礦電氣自動控制系統(tǒng)硬件方面的優(yōu)化設計

1.1優(yōu)化輸入電路

輸入電路的優(yōu)化需要考慮在正常狀態(tài)下的PLC供電源的電壓范圍，一般情況下，煤礦企業(yè)所采用的電壓范圍為：85.0V~240.0V，電源幅度為155.0V。但在運行和管理中，由于現(xiàn)場情況的復雜性，導致存在眾多因素的干擾。例如我國的供電系統(tǒng)在運行時，周圍的環(huán)境相對惡劣，常常受到外界因素的影響，從而時常出現(xiàn)電力中斷的現(xiàn)象。因此，在使用自動控制系統(tǒng)設備進行煤礦開采工作時，就需要采取緊急預案措施，例如：安裝電力凈化裝置（濾波器或隔離器等）。在設計的過程中，要時刻保持PLC輸入電源的直流電壓值穩(wěn)定在24.0V，負載要根據(jù)環(huán)境的變化而調(diào)整。合理配置電路，避免運行時出現(xiàn)短路或斷路。在操作之前還應該檢查PLC芯片，確保其沒有受到損壞。為了確保電路穩(wěn)定，電路需及時更換高質(zhì)量的保險絲，避免跳閘，從而造成嚴重的事故。

1.2優(yōu)化輸出電路

在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的輸出電路中，需要優(yōu)化輸出電路。優(yōu)化需要結合實際情況加以選擇，選擇的內(nèi)容包括：相關設備的標志、指示、轉(zhuǎn)速等，從而保證設備的配置能夠滿足煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的工作。在正常狀態(tài)下，若電氣自動化控制系統(tǒng)的輸出頻率低于正常頻率時，則可以通過繼電器繼續(xù)完成。這樣可以合理化的設計電路，而不破壞電路的抗干擾性能，且不會影響負載端的正常工作。若電路的負載端為感性負載時（如：電磁線圈），當出現(xiàn)斷電情況時，電路仍會通過一定的電流，當浪涌電流值較大時，就有可能燒毀芯片，甚至整個電路。為防止這一現(xiàn)象出現(xiàn)，可以在負載端設置二極管用以吸收浪涌電流，保護電路系統(tǒng)，而不至于被燒壞。另外，為了確保電路能夠穩(wěn)定運行，我們通常采用中間或固態(tài)繼電器，從而增強電路的靈活性。

1.3抗干擾能力的優(yōu)化設計

在煤礦自動控制系統(tǒng)的設計中，抗干擾能力的設計是必不可少的一部分。當自動控制系統(tǒng)的大致結構完成后，緊接著就需要對其抗干擾能力進行設計。一般而言，煤礦企業(yè)中的電氣自動控制系統(tǒng)經(jīng)常處在相對惡劣的環(huán)境中，從而其穩(wěn)定性較差，這就對我們的設計工作提出了更高的要求。通過分析我們發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)的長期運行中，往往因為磨損或是其他原因，導致電磁脈沖對系統(tǒng)芯片造成一定的破壞。因此，優(yōu)化芯片的設計是工作的重中之重。通過電磁分析，我們發(fā)現(xiàn)可以采取的具體措施有如下幾種：第一，采用1:1隔離變壓器，降低干擾頻率，這是由于電網(wǎng)中原副邊繞組之間的電容耦合所產(chǎn)生的各種干擾，另外，在實施的過程中需要將電容接地。第二，將電路裝置放入金屬外殼內(nèi)，從而實現(xiàn)屏蔽電磁的作用。金屬有良好的屏蔽作用，且能有效地防止外界的干擾。第三，優(yōu)化系統(tǒng)周邊的布線設置，采用合理的手法改造線路，區(qū)分強電動力線路和弱電線路的走勢，并用雙絞線屏蔽模擬信號傳輸線的電纜。

2露天煤礦電氣自動控制系統(tǒng)軟件方面的優(yōu)化設計

2.1程序結構的優(yōu)化

煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的主要結構形式為基本程序設計和模塊化設計兩種，但至于要采用哪種結構形式還要根據(jù)實際情況加以選擇。但是，為了方便日后軟件的修改和設計及進一步開發(fā)煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)，我們一般采用模塊化的結構設計形式。在模塊化的設計結構中，我們一般按照如下的方式進行操作：第一，勘察現(xiàn)場情況及企業(yè)生產(chǎn)要求，將煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)所控制的對象模塊化，每一模塊對應一個執(zhí)行任務。第二，通過對每一模塊進行程序的編寫和調(diào)試，完成每一模塊的任務。第三，當所有的子模塊都完成后，將其連接拼裝，形成一個完整的程序。這樣的工作流程便于查找錯誤，使得系統(tǒng)劃分整齊、調(diào)整便捷，從而與現(xiàn)場的生產(chǎn)過程有更高的契合度。

2.2程序過程優(yōu)化設計

實現(xiàn)煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計的核心實質(zhì)在于：確保優(yōu)化對I/O接口分配。在執(zhí)行的過程中，我們應該根據(jù)實際情況盡最大努力實現(xiàn)對整個煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的I/O信號的編制，在這一基礎上，系統(tǒng)內(nèi)部所對應的計數(shù)器和計時器等也需要進行集中的編制。當這一工作完成之后，對這些地址分配的情況需要加以詳細的記錄。另外，我們在設計的過程中需要注意對PLC的控制優(yōu)化設計，從而極大地提高煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的工作效率。在這一過程中，我們還需要簡化PLC控制程序所控制的設計結構，盡量不要占用更多的內(nèi)存空間，從而縮短掃描時間。另外，可以多次循環(huán)利用PLC芯片所對應的各類觸點。在程序設計中安裝控制按鈕，利用二分頻技術控制能源的使用，從而降低資源的消耗，并在一定程度上提高了自動控制系統(tǒng)的運行速度和運行效率。

3煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的設備的選擇優(yōu)化

目前市場上有很多自動控制系統(tǒng)的設備可供選擇，但是無論是哪一種都要找準其適合的工作環(huán)境，才能發(fā)揮出其應有的價值。煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的設備品牌有：合力時、研祥、LG、GE、SIEMEN等。在選擇的方面本人總結如下。

3.1明確煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的工作模式

在選擇時，明確煤礦電氣自動控制系統(tǒng)的工作模式及規(guī)模大小是一個必須的過程。若我們根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)要求和實際的工作環(huán)境，以西門子的PLC產(chǎn)品作為選擇，在不同的作業(yè)任務及工作狀態(tài)下，選擇的PLC型號也是有所差異的。SIEMENS7-200等微型PLC產(chǎn)品適合瓦斯?jié)舛鹊臋z查，SIEMENS7-300等中型的PLC產(chǎn)品適合測量礦井水位的變化，SIEMENS7-400等大型的PLC產(chǎn)品則可以對礦井工人安全進行監(jiān)控。

3.2確定I/O點的類型

由于施工的復雜性及實際要求有所差別，設備I/O點的數(shù)量和類型有很大的差別。因此，在這方面我們需要進行統(tǒng)計，并做好及時地記錄，并根據(jù)記錄的結果做出預算，從而避免過度的浪費。由于供電條件的不穩(wěn)定性，在選擇設備輸出點的動作頻率時需要對應選擇輸出端。

3.3選擇合適的編程工具

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關鍵詞：自動化控制技術；煤礦通風系統(tǒng)；應用

一、自動化控制技術

（一）自動化控制技術工作原理。將自動化控制技術運用到煤礦通風系統(tǒng)中，技術控制員主要的工作就是采用分散監(jiān)測和整體控制的方式，在煤礦底下安裝很多的監(jiān)控攝像頭和監(jiān)控設備，這些監(jiān)控裝置需要平均的安設在煤礦中，從這些設備中獲得煤礦中的各種信息，這些信息主要可以分為煤礦中風量與風速、空間溫度和空間各種氣體含量等，當監(jiān)控設備將這些信息收集完成之后，自動化技術再將信息傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)中對其進行各種計算和分析，通過對資料的收集和分析，得出煤礦中通風系統(tǒng)中存在你的各種問題，最后針對問題原因，同時根據(jù)不同煤礦自身的特點制定出屬于其自身的風量控制方案，對煤礦中通風情況進行處理，最終促進煤礦開采工作順利進行。

（二）自動化控制技術的構成。在自動化控制技術中簡單就是指通過在煤礦開采工作環(huán)境中安裝各種監(jiān)測裝置，從而對其工作環(huán)境各種溫度和風度進行監(jiān)測，通過監(jiān)測可以獲得大量的有效信息，自動化控制技術再將其傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)計算系統(tǒng)中對其進行分析和整理，最終提出解決煤礦中通風系統(tǒng)問題，在這個過程中包括三個部分：傳輸系統(tǒng)、通風系統(tǒng)和總控中心，每個部分之間是緊密相連的，三者只有互相合作才可以使煤礦通風系統(tǒng)更有合理科學，接下來將對其部分進行詳細說明：首先，對于傳輸系統(tǒng)來說，其簡單來說就是指信息的發(fā)出和接收，在自動化控制技術中雖說是自動化技術，但是并不是說沒有人進行控制和操作，在整個過程中就是由部分工作人員根據(jù)設備的特點來操作設備，定期操作設備進行信息指令，在這些信息發(fā)出來之后一些監(jiān)控設備就會根據(jù)命令進行工作，在進行傳輸指令時主要分為頻分制、時分制兩種方式，其中頻分制是根據(jù)信息的頻率，時分制是根據(jù)信息的先后時間，傳輸系統(tǒng)類似于重要的交通系統(tǒng)，在這整個體系中非常重要；其次，對于通風系統(tǒng)來說，在自動化控制技術中當通過傳輸系統(tǒng)知道了煤礦中風量和溫度基礎下，就需要采用通風系統(tǒng)進行適度調(diào)節(jié)，對煤礦內(nèi)部進行風量調(diào)節(jié)主要分為風門和百葉窗進行控制，或者充分利用通風機電機轉(zhuǎn)動進行控制，這兩者就是對煤礦通風情況的直接處理；最后，就是總控中心，總控中心實質(zhì)上就是充分利用計算機系統(tǒng)將傳輸系統(tǒng)傳輸過來的各種信息進行分析和整理。

二、自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用

（一）監(jiān)測分析相關數(shù)據(jù)信息。自動化控制技術就是利用相關設備和設施對事情發(fā)展情況進行收集，當自動化控制技術真正運用到煤礦通風系統(tǒng)中，在開始之前首先就會在煤礦內(nèi)部安裝很多攝像設備和監(jiān)測設備，這些具體設備目的就是通過頻分制、時分制兩種方式對其進行監(jiān)控，對煤礦內(nèi)部溫度、內(nèi)部氣體總數(shù)、風量與風速以及風的方向燈進行監(jiān)測，這些信息對煤礦工作非常重要和關鍵。在自動化控制技術在收集這些信息之后，就會充分利用數(shù)學曲線呈現(xiàn)信息數(shù)據(jù)，工作人員就會利用計算機軟件系統(tǒng)將這些煤礦信息轉(zhuǎn)化為圖像和圖形，曲線可以分為實時曲線和歷史曲線，主要就是為了將這些信息更加形象生動地進行展示出來，將其整個運動狀態(tài)進行表示，從圖形中看出煤礦中通風情況，更加方便工作人員找出存在的問題從而提出具體解決措施。

（二）對系統(tǒng)中的故障能夠及時發(fā)現(xiàn)并進行相應的處理。當自動化控制技術運用到煤礦通風系統(tǒng)中，首先會收集煤礦內(nèi)部很多信息，對這些信息進行圖形轉(zhuǎn)化，在這種情況下非常容易發(fā)現(xiàn)其中存在的各種問題，對煤礦內(nèi)部通風系統(tǒng)中存在的臨時系統(tǒng)障礙就會及時進行發(fā)現(xiàn)，例如當煤礦內(nèi)部風速比較低，內(nèi)部空氣流動量較低，在這種情況下就會產(chǎn)生溫度過高，根據(jù)收集的各種信息我們就可以進行推測系統(tǒng)發(fā)生問題的原因，根據(jù)設備正常工作和各種參數(shù)和出現(xiàn)障礙后的各種參數(shù)進行判斷，同時將事先準備好的風機進行投入使用，及時進行處理問題保證煤礦內(nèi)部空氣正常流動。自動化控制技術在應用過程中，在遇到系統(tǒng)發(fā)生問題時不僅會對其進行判斷，同時會發(fā)出警報，對工作人員進行提示，以便工作人員可以及時處理防止安全問題的出現(xiàn)。

（三）設置系統(tǒng)、完整的安全體系。在自動化控制技術中，我們不僅會對煤礦內(nèi)部進行收集信息，不僅會對其障礙問題進行發(fā)現(xiàn)和處理，同時會設置系統(tǒng)和完整的安全體系，這種安全系統(tǒng)體現(xiàn)在煤礦監(jiān)測工作的每一個步驟中，例如對于不同的工作人員設置有自己特定的工作，不可私自進行干涉和了解其他信息，同時保持分散監(jiān)測和統(tǒng)一管理的理念，力求在局部安全和整體安全相結合，保證整個系統(tǒng)的安全有效運行。

參考文獻：

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關鍵詞：煤礦自動化；雷電安全；安全措施；防護辦法

雷擊的破壞具有較強的綜合性，可以順勢細化出機械、熱、電效應等不同類型的破壞情況，特別是由此而滋生出電磁輻射，往往會令弱電設備出現(xiàn)嚴重的損壞跡象。煤礦礦區(qū)通常處于空曠或是山區(qū)地帶，引發(fā)雷擊事故的概率相對較高。因此礦井綜合自動化控制系統(tǒng)在現(xiàn)場安全生產(chǎn)活動中有著極為深刻的影響[1]。但是現(xiàn)實往往與之相悖，涉及煤礦雷電的設施安全卻未能得到合理重視。因而盡快探討出有效的煤礦自動化控制系統(tǒng)的雷電安全防護辦法尤為必要。

1煤礦自動化控制系統(tǒng)主動進行雷電安全防護的必要性

煤礦自動化控制系統(tǒng)歸屬于弱電體系行列，本身抵抗雷電的能力不足，即便進行相關屏蔽設備引入，滋生感應影響的概率也未必能快速縮減[2]。但是煤礦自動化控制系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)活動中又發(fā)揮著決定作用。因此，為了保證盡量減少雷電擊打帶來的消極影響，使得煤礦本身可以持續(xù)性地安全運營，進行自動化控制系統(tǒng)雷電安全防護方案的科學性規(guī)劃布置很有必要。

1.1有助于大幅度提升煤礦安全生產(chǎn)的績效水平

煤礦自動化控制系統(tǒng)可以說與煤礦現(xiàn)場安全生產(chǎn)中的諸多因素維持著極為縝密的關聯(lián)，包括礦區(qū)排水與通風條件的保障、現(xiàn)場環(huán)境危險程度的檢測、監(jiān)控視頻的錄制和供應等，都必須利用煤礦自動化控制系統(tǒng)加以協(xié)調(diào)性處理。特別是經(jīng)過雷電防護體系完善化構建之后，能夠令上述技術設備得到妥善性運作的前提下，切實地為整個礦井安全體系運行的有效性提供一定的支持服務力度。

1.2有益于全面保障煤礦生產(chǎn)的生產(chǎn)狀態(tài)

煤礦生產(chǎn)活動本身保留著較強的連續(xù)特性，而經(jīng)過煤礦自動化控制系統(tǒng)創(chuàng)建與運營之后，則可以更好地控制這部分生產(chǎn)活動的連續(xù)性和最終的能效。特別是經(jīng)過雷電防護體系日漸完善之后，則可以保證順利規(guī)避因為氣象風險造成的煤礦停工或停產(chǎn)狀況，進一步有機保障整個生產(chǎn)活動的連續(xù)性。

1.3有利于將煤礦自動化控制系統(tǒng)的損壞風險降低到最小范疇

煤礦自動化控制系統(tǒng)始終屬于弱電系統(tǒng)，其本身的系統(tǒng)承載力可謂是極為有限。一旦說突發(fā)雷擊事件過后，因為煤礦自動化控制系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲和處理設備，以及傳輸信號的網(wǎng)絡，都將無法全面承受過強的電壓或是電流沖擊，因此，非常容易導致熔斷熱效應和擊穿等消極狀況。如若長期放置不管，最終勢必令一切關鍵性設備陷于完全損壞的尷尬境遇，給生產(chǎn)企業(yè)造成難以想象的經(jīng)濟損失。

2現(xiàn)代我國煤礦自動化控制系統(tǒng)進行雷電安全防護的科學合理性辦法

2.1直擊雷防護的措施

首先，督促有關技術人員在第一時間內(nèi)將接閃線/網(wǎng)進行架空處理，否則就是針對單枝或是多枝獨立的接閃桿實施安置，之后配合這類相對獨立的接閃裝置來處理對應的接閃事務。其次，考慮引入和沿用與自然接閃器規(guī)格要求相互貼合的結構設施，進行必要的防雷設施規(guī)劃設計，畢竟接閃器只可以針對被三維空間包圍的區(qū)域?qū)嵤┍Ｗo。需要注意的是，接閃器的接地與引下系統(tǒng)也存在一定的可靠性，大多數(shù)狀況下有關技術人員選取沿用的沖擊電阻為穩(wěn)定在10Ω以內(nèi)，至于獨立性的防雷設施和處于被保護狀態(tài)的建筑物、井口、鉆孔、管道、電纜等金屬物間的距離，則要盡量保證超出5m，對應人行道彼此的間距則保證不小于3m。

2.2電源系統(tǒng)本身進行雷電防護的方式

因為煤礦電源線路主要借助地面和井下兩類結構單元布置拓展，因此，在處理這部分線路的雷電防護工作期間，理當結合上述兩類結構單元狀況加以研究論證。文章主要將煤礦自動化控制系統(tǒng)作為研究對象，針對當中電源系統(tǒng)具體的防護方式加以論證解析。首先，地面地緣設備雷電防護的技巧。通常狀況下煤礦自動化控制系統(tǒng)的電源主要利用TN-S接地制式，與此同時選取4級保護方案。電源一級防護結構中主要選取波形為8/20μs、通流容量為100kA每線的B級電源電涌保護裝置，其核心作用是盡量保證其感應雷擊過電壓維持在6kV以內(nèi)；電源二級防護結構則是針對TN系統(tǒng)電源組織的第二級雷電防護方案[3]，其間應該保證選擇波形為8/20μs、通流容量為60kA每線的電源電涌保護裝置，與此同時注意令線路殘余感應雷擊過電壓維系在4kV以下；電源3級保護便需要選取波形為8/20μs、通流容量為20kA每線的電源電涌保護器，同時規(guī)避感應雷擊過電壓超過2.5kV的現(xiàn)象；電源末級保護應該確保結合有關設備的實際狀況，進行波形為8/20μs、通流容量為20kA每線插座型電源電涌保護器選擇應用，并保證對應的感應雷擊過電壓不會超出1.5kV；至于不間斷電源（UninterruptiblePowerSystem，UPS），應該注意將對應的直流電源電涌保護器進行并聯(lián)控制，并在后背電源UPS線路的前端位置加以裝設。其次，井下電源設備雷電防護的辦法。由于井下供電系統(tǒng)電源線路保留一定的特殊性，因此在針對避雷器加以選取應用期間務必要進行各類狀況交互式驗證分析。如要將對應等級的避雷器在電源線路各級變配電系統(tǒng)的前端安裝，同時選擇將安置地面電源設備避雷器的要求作為參考；又如電涌保護器（SurgeProtectionDevice，SPD）的啟動電壓、漏電壓、殘壓、能量配合等不同類型參數(shù)的選取工作，要予以充分重視，包括660kV供電的電源系統(tǒng)不得針對常規(guī)啟動電壓560V的避雷器加以匹配，否則會令避雷器長期維持在導通的狀態(tài)之上，特別是在保護電器的過程中會出現(xiàn)跳斷電源的狀況，最終使得整個生產(chǎn)供電活動變得極為不正常；又如SPD保護要盡量做到多級控制，必要狀況下可以考慮將高壓防爆專用的避雷器，在采區(qū)、井下中央、礦井地面等等不同類型的變電所前端安置。如若礦區(qū)內(nèi)部經(jīng)常引發(fā)雷擊狀況，則務必要將專用的避雷器在礦井地面變電所工作面配電點前端和出線端安置。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)雷電防護的手法

負責進行信號傳輸?shù)木€路務必要保證選擇屏蔽線纜，與此同時線纜屏蔽層應該覆蓋在煤礦入井井口的區(qū)域之中并進行妥善的接地處理，目的是令接地電阻控制在合理的范疇之內(nèi)。第一，在針對井下分站和主控接口進行連接的線路，務必要將對應分站接口形式的避雷器信號SPD1安置在分站總線進線的前端位置上；而在進行井下監(jiān)控分站和主控接口連接的線路，務必要保證將對應主控端接口形式的避雷器信號SPD2安置在主控接口設備前端之上；面對于主控接口和計算機主機相互連接的線路，則需要將有關適應接口形式的主機避雷器信號SPD3覆蓋在主機的前端；最后基于各類服務器和交換機運行的必要性考慮，選擇將SPD4適當?shù)卦谇岸搜b設。需要額外加以強調(diào)的是，有關SPD最好在沿用國際知名品牌的元部件的同時，保證其反應的靈敏性、防爆功能的優(yōu)質(zhì)性、通流容量的較大結果、插入損耗的狀態(tài)最小等。第二，務必要保證端口數(shù)目差距不大，并且接口類型號相同的多端信號浪涌保護器，在不同類型交換機的前端位置裝設，與此同時，更需要將SPD3和SPD4的頻帶范圍加以持續(xù)拓寬，保證和10/100/1000Mbps等傳輸速率相互適應之后，保留較為理想化的自動恢復和響應動作、相對不高的殘壓水平和插入損耗、布局相對緊湊的機構，以及安裝的方便快捷性等。另外，還應該保證和綜合布線的實際要求相互貼合，如此才能更為高效率地進行日后各類雷電沖擊和浪涌效應抵御，即便是經(jīng)過較多次數(shù)的雷電沖擊過后，這部分防雷器始終能夠做到循環(huán)應用。需要注意的是，SPD連接之后，必須保證不會針對電纜的屏蔽效果造成任何消極性影響，具體做法是接地端的接地電阻不超過2Ω的同時，盡量維持連接線直和短的狀態(tài)。

3結語

綜上所述，煤礦自動化控制系統(tǒng)能夠保證在大幅度提升煤礦生產(chǎn)安全性的基礎上，極力削減有關安全事故的滋生概率，最終大幅度提升煤礦整體的生產(chǎn)能效。當然，煤礦自動化控制系統(tǒng)不單單進行強電系統(tǒng)整合，同時還需要進行完善化的弱電網(wǎng)絡創(chuàng)建。在該類環(huán)境之下，有關煤礦自動化控制系統(tǒng)只具備較低的雷電抵抗能力，如若不考慮將防雷電工作落到實處，勢必會對整個系統(tǒng)正常運作結果和現(xiàn)場安全狀態(tài)造成深入影響。希望本文能夠?qū)τ嘘P煤礦施工和管理人員有所幫助，助力我國煤礦開采事業(yè)呈現(xiàn)出全新的競爭與發(fā)展。

[參考文獻]

[1]楊先和.爆炸和火災危險環(huán)境雷電防護安全評價方法淺析[J].民營科技，2010（11）：144-151.

[2]張軍利.淺析煤礦自動化發(fā)展現(xiàn)狀和應對策略[J].電子世界，2013（14）：133-138.

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關鍵詞:PLC；皮帶緩沖倉；自動化控制；應用

Abstract: This paper discusses the application of PLC in control system of belt surge bunker.

Keywords: PLC; belt surge bunker; Automatic control; application

中圖分類號：X752 文獻標識碼：A 文章編號：

項目需求

為了保障礦山的安全生產(chǎn)以及提高生產(chǎn)效率，我礦在-500中石門主運輸皮帶下建立了兩個緩沖倉，以下簡稱1號倉和2號倉，皮帶緩沖倉投入使用已有一段時間，目前緩沖倉的使用還沒有實現(xiàn)遠程自動化控制，還需人工現(xiàn)場操作皮帶緩沖倉系統(tǒng)，為了提高生產(chǎn)效率，以及安全監(jiān)控，達到無人值守的目的，準備對緩沖倉所涉及到的設備進行遠程自動化控制，使得調(diào)度室操作人員能直接對該系統(tǒng)進行遠程自動化控制，將其作為一個獨立的系統(tǒng)融入礦山綜合自動化平臺。按照緩沖倉使用的管理規(guī)定，根據(jù)前期調(diào)研，緩沖倉自動化控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的具體功能如下：

1.1號倉2號倉煤位監(jiān)測

2.1號倉2號倉給煤機自動化控制（啟動、停止）

3.1號倉2號倉給煤機視頻監(jiān)控

4．倉下皮帶的自動化控制（啟動、停止）

5.1號倉2號倉分煤器視頻監(jiān)控

6.1號倉2號倉分煤器自動化控制（升、降、限位回饋）

2.系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)的總體設計

系統(tǒng)總體設計圖如下：

圖2-1

2.2 PLC系統(tǒng)設計

此系統(tǒng)主要包括PLC防爆柜，127V電磁閥，額定電壓250VPLC繼電器，超聲波煤位監(jiān)測器，限位開關等設備。

系統(tǒng)的工作原理及流程如下：

1.分煤器的工作原理及流程

上位機控制1號分煤器降下，當1號分煤器降到指定位置時，通過觸發(fā)限位開關返回“降到位”信號，此時PLC給控制分煤器的電磁閥的繼電器發(fā)出“停止”信號，1號分煤器停止下降并開始分煤，此時煤流開始落入1號緩沖倉，當1號倉滿時，通過超聲波煤位監(jiān)測器給PLC發(fā)出“滿倉”信號，PLC接到“滿倉”信號后通知上位機，此時上位機向PLC發(fā)出“升”信號，1號分煤器開始升起，當1號分煤器升起到指定位置時，通過觸發(fā)限位開關返回“升到位”信號，此時PLC給控制1號分煤器的電磁閥的繼電器發(fā)出“停止”信號，1號分煤器停止上升。同理，2號分煤器的工作原理流程與1號分煤器相同。

2.倉下皮帶給煤機的工作原理及流程

通過上位機向倉下皮帶PLC發(fā)出啟動信號，倉下皮帶啟動并向上位機返回“已啟動”信號，這時，上位機向1號給煤機發(fā)出“啟動”信號，1號給煤機啟動，并返回“已啟動”信號，這時1號緩沖倉的煤開始流向倉下皮帶，當1號倉的煤位通過超聲波煤位監(jiān)測器監(jiān)測煤位到達極限位置時，上位機給1號給煤機發(fā)出“停止”信號，給煤完成。同理，2號給煤機的工作原理與1號給煤機相同。

2.3 上位機系統(tǒng)設計

此系統(tǒng)主要包括，工控機，IBM服務器等設備，此系統(tǒng)的上位機界面是基于SCADA上位機可視化開發(fā)平臺設計，通過對PLC提供的點表的數(shù)據(jù)進行可視化設計，方便快捷，此外通過對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)編程配置，系統(tǒng)實現(xiàn)了權限控制，使得皮帶緩沖倉遠程自動化系統(tǒng)的操作得到了安全保障。系統(tǒng)登錄后的具體操作界面如下圖：

圖2-2

2.4工業(yè)視頻系統(tǒng)設計

為了對緩沖倉系統(tǒng)進行遠程可視化操作，分別對系統(tǒng)的1號倉分煤器、2號倉分煤器、1號給煤機、2號給煤機位置安裝了數(shù)字化防爆高清攝像頭，使得調(diào)度室操作人員對此系統(tǒng)的運行狀態(tài)一目了然，實時監(jiān)控，對系統(tǒng)的安全運行，提供了有力保障。攝像頭通過光纜直接接入井下-500中石門西門子環(huán)網(wǎng)交換機，調(diào)度室上位機通過環(huán)網(wǎng)直接訪問每個攝像頭，利用先進的NVS數(shù)字攝像頭管理軟件對攝像頭進行管理，能使操作員很方便的對每個重點位置進行全方位高清晰監(jiān)控。

3.運行總結

此系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程可視自動化控制，提高了調(diào)度室的機能，降低了人員維護成本，確保了生產(chǎn)安全，提高了生產(chǎn)效率。

本系統(tǒng)的主要優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面：

上位機的控制界面更直觀，系統(tǒng)的操作僅需操作人員通過上位機直觀操作即可，實現(xiàn)了全數(shù)字化，大大降低了操作人員的工作強度。

采用微機控制技術，使整個系統(tǒng)運行的智能化、自動化程度大大提高。

由于實現(xiàn)了遠程自動化控制，達到了無人值守，為企業(yè)節(jié)省了人員開銷，大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，控制方式靈活多樣，性能可靠。

具有多種功能外接控制接口，可方便實現(xiàn)異地控制或自動控制。

遠程可視化操作，使得操作人員對生產(chǎn)現(xiàn)場一目了然

參考文獻

［ 1 ］羅初東，凌耀基，吳志恩.現(xiàn)代實用電子技術手冊.2007．

［ 2 ］浣喜明，姚為正.電力電子技術.高等教育出版社.2012．

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【關鍵詞】煤礦壓風機；壓風機自動化；模糊PID技術

1 概述

煤礦壓風機擔負著全礦風動機械和卸煤機械的動力供給任務，其工作的可靠性和安全性直接影響著全礦的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。山東能源淄礦集團岱莊煤礦壓風機24小時不間斷的運行，而煤礦每時的用風量又都不一樣，這就容易造成供風壓力不穩(wěn)，不能滿足煤礦恒壓供風的要求，同時壓風機時常工作在空載狀態(tài)加劇了設備的磨損，也造成了電能的大量浪費。

針對目前岱莊煤礦壓風機供風系統(tǒng)穩(wěn)定性差，系統(tǒng)基于目前工業(yè)領域應用最廣泛的PLC控制器，在傳統(tǒng)PID控制中融入了模糊控制理念，依據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)實現(xiàn)在線調(diào)節(jié)PID參數(shù)，提高系統(tǒng)對于各種情況的適應性，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)了煤礦壓風機供風壓力的自動調(diào)節(jié)，提高了煤礦機電設備的自動化與智能化水平。

在常規(guī)PID的基礎上增加模糊參數(shù)自整定控制器，以彌補常規(guī)PID控制器無法實現(xiàn)參數(shù)的在線調(diào)整的缺點。系統(tǒng)以誤差e和誤差變化ec為輸入，通過模糊推理作出相應決策，找出PID的三個參數(shù) 、 、 與誤差和誤差變化之間的關系，從而實現(xiàn)在線自動調(diào)整 、 、 ，使被控對象達到理想的控制效果。

（1）輸入模糊化過程：定義輸入輸出的模糊集均為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，論域為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；

（2）建立模糊規(guī)則表：根據(jù)誤差以及誤差變化趨勢來設計消除誤差的模糊規(guī)則，從而建立輸入e、ec與輸出 、 、 的模糊規(guī)則；

（3）模糊推理過程：建立模糊推理系統(tǒng)，并計算得出系統(tǒng)控制參數(shù) 、 、 。

（4）反模糊化過程：將模糊化的結果通過重心法轉(zhuǎn)化為PID控制器可讀的確定值。

3 控制器設計

該控制系統(tǒng)以西門子S7 - 200 PLC作為控制核心，通過模糊控制算法對PID控制器中 、 、 三個參數(shù)進行在線調(diào)整，然后經(jīng)由PLC將調(diào)整結果的控制指令傳送給壓風機、變頻器等現(xiàn)場設備以達到最終的控制目的。

模糊PID控制部分的設計步驟：

（1）將系統(tǒng)A/D采樣得到的給定值 與實際輸出值 傳入PLC，并計算相應e、ec；

（2）建立模糊控制查詢表，進行輸入模糊化處理，并將結果存入相應寄存器中；

（3）模糊推理，并將得到輸出量 、 、 進行反模糊化處理，然后將處理結果置入相應寄存器中；

（4）建立PID回路表，并將PID各參數(shù)寫入回路表；

（5）讀取過程變量，進行回路輸入標準化處理后寫入回路表，執(zhí)行PID運算；

（6）將PID回路運算結果進行D/A轉(zhuǎn)換，然后將模擬量作為控制信號輸出。

4 項目實際應用效果與仿真結果分析

山東能源淄礦集團岱莊煤礦井下-410水平東翼壓風機房設有3臺MLG25.5/8型號的礦用螺桿壓風機，根據(jù)煤礦要求供風系統(tǒng)壓力應達到0.6～0.7Mpa。將模糊PID技術應用于煤礦壓風機自動化供風系統(tǒng)后，運行結果表明，實現(xiàn)了系統(tǒng)的最優(yōu)控制，也達到了節(jié)能減排以及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的效果。

5 結語

煤礦壓風機承擔著全礦風動機械和卸煤機械的動力供給任務，是煤礦生產(chǎn)的重要設備。本文針對壓風機供風壓力不穩(wěn)的問題，采用了模糊PID控制器對其進行改進，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低了設備故障的發(fā)生，節(jié)能效果明顯，最終實現(xiàn)了系統(tǒng)要求。

參考文獻：

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篇8

關鍵詞： 煤礦 環(huán)網(wǎng) 自動化

中圖分類號：O741+.2 文獻標識碼：A 文章編號：

理論與實際

煤礦井下生產(chǎn)過程復雜，環(huán)境惡劣，自然災害多，嚴重影響生產(chǎn)和人身安全。下井工人作業(yè)強度大，工作壓力重，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關系，如何準確、實時、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，有效進行礦工管理，保證搶險救災、安全救護的高效運作顯得尤為重要和緊迫。面對新形勢、新機遇和新挑戰(zhàn)，國家各級主管部門的領導對安全生產(chǎn)工作提出了很高的要求和期望。同時如何改變目前煤礦企業(yè)對井下人員落后的管理模式，如何實現(xiàn)管理的自動化、信息化也成為所有煤礦企業(yè)關心的問題。我們認為，建立以災害預防、事故救助、電子信息化管理為主要目標的信息化和自動化建設能夠很好的解決上述問題。

工業(yè)環(huán)網(wǎng)及自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.工業(yè)環(huán)網(wǎng)

目前德國赫思曼工業(yè)以太網(wǎng)交換機在煤礦自動化系統(tǒng)中的應用最廣泛、也是是目前全球工業(yè)以太網(wǎng)技術的領導者。其工業(yè)交換機（含現(xiàn)場及核心級設備）均具備工業(yè)級別的端口實時性（端換延時小于5us），不論網(wǎng)絡中交換機連接級數(shù)有多少，不論網(wǎng)絡拓撲結構如何，均可簡單的計算出任意的端口對端口的總傳輸時延，在一般情況下均可滿足各種控制系統(tǒng)的需要（如PLC、DCS等）。同時赫思曼交換機網(wǎng)絡支持的拓撲結構豐富，可以簡單的基于骨干環(huán)網(wǎng)向各個方向擴展出冗余的區(qū)域子網(wǎng)，整個擴展過程不需要暫?，F(xiàn)有網(wǎng)絡的運行，且配合模塊化交換機設備，可以減少光電轉(zhuǎn)換設備，提高系統(tǒng)可靠性。在擴展過程中，赫思曼的全網(wǎng)端到端冗余恢復性能不受網(wǎng)絡規(guī)模變動的影響。

根據(jù)煤礦井下巷道布置圖，將煤礦井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)布置成幾個個獨立的千兆光纖環(huán)網(wǎng)加星型結構，具體方案主要考慮主干環(huán)形網(wǎng)絡的組件設計。

2.目前各煤礦自動化系統(tǒng)建設情況

目前各個煤礦已經(jīng)建設完成的自動化系統(tǒng)大多為有水文監(jiān)測系統(tǒng)，人員定位系統(tǒng)，皮帶運輸系統(tǒng)，礦井提升系統(tǒng)，洗煤廠自動監(jiān)控系統(tǒng)，瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，泵房自動化系統(tǒng)，斜井運輸系統(tǒng)，礦井供電監(jiān)控系統(tǒng)，充填系統(tǒng)，壓風自救系統(tǒng)等。如此多的系統(tǒng)，但一直沒有統(tǒng)一的數(shù)字化平臺對煤礦各自動化系統(tǒng)進行整合，目前可以通過工業(yè)以太網(wǎng)的建立，為各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)的整合開拓了一條新的路徑。因此在運用工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)提高企業(yè)自動化水平的建設方面，各煤礦企業(yè)應具有超前意識。

3.自動化系統(tǒng)與工業(yè)環(huán)網(wǎng)的結合情況

井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)的建設，需要敷設光纜做為主干線路，覆蓋煤礦井下各個主要泵房，變電峒等重點區(qū)域，然后就近將井下現(xiàn)有各自動化系統(tǒng)接入工業(yè)交換機，保證各系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，數(shù)據(jù)傳輸準確。日后其它自動化系統(tǒng)陸續(xù)接入井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)，以環(huán)網(wǎng)高速路為系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸線路，保障各系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸正常。

三．工業(yè)環(huán)網(wǎng)為企業(yè)自動化系統(tǒng)提供的安全性

現(xiàn)在已經(jīng)有不少煤礦的井下生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)接入環(huán)網(wǎng)。為了保證環(huán)網(wǎng)的安全性，煤礦應設計把工業(yè)環(huán)網(wǎng)與辦公網(wǎng)隔離開。網(wǎng)絡隔離分為物理隔離和邏輯隔離兩種。物理隔離從網(wǎng)絡層隔離互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)，通過網(wǎng)閘、雙硬盤、兩套主機、網(wǎng)絡隔離卡等方式來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)隔離。但往往需要花重金和大力氣部署隔離產(chǎn)品，不僅建設成本高、建設周期長，而且維護管理工作量成倍增加，員工也使用不方便。所以對一般煤礦來說，將危機四伏的互聯(lián)網(wǎng)與內(nèi)部辦公網(wǎng)絡進行邏輯隔離，是安全、有效的保護內(nèi)網(wǎng)信息安全和安全生產(chǎn)的最重要的措施。因此煤礦企業(yè)可以采用防火墻來隔離工業(yè)環(huán)網(wǎng)與辦公網(wǎng)，井上、下工業(yè)環(huán)網(wǎng)都匯聚到煤礦企業(yè)的網(wǎng)絡機房，通過防火墻來連接煤礦企業(yè)的辦公網(wǎng)，這樣就從邏輯上來達到網(wǎng)絡隔離的效果。

其次，煤礦企業(yè)員工在平時工作中，既需要訪問互聯(lián)網(wǎng)，又需要訪問內(nèi)部的辦公網(wǎng)和生產(chǎn)網(wǎng)，而網(wǎng)絡環(huán)境惡化使得這種辦公方式給內(nèi)部網(wǎng)絡帶來了巨大的潛在風險。員工在上網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)訪問網(wǎng)頁，接收郵件時遭遇了病毒攻擊，導致PC中毒。由于病毒觸發(fā)后具有快速復制和傳播性，往往內(nèi)網(wǎng)一個用戶中毒后，其他PC、甚至服務器均有遭遇病毒攻擊的可能，導致的內(nèi)部系統(tǒng)癱瘓，帶來的將是經(jīng)濟利益的損失，對于煤礦企業(yè)來說，更可能直接影響到安全生產(chǎn)。所以出于安全性的考慮，煤礦企業(yè)必須采用網(wǎng)絡隔離的方式，從網(wǎng)絡層隔離互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)。企業(yè)實現(xiàn)網(wǎng)絡隔離后，可以防止病毒通過訪問外網(wǎng)的計算機傳入公司的工業(yè)環(huán)網(wǎng)，并制定訪問規(guī)則，控制辦公網(wǎng)中計算機訪問工業(yè)環(huán)網(wǎng)中監(jiān)控的服務器等重要設備的權限，保護內(nèi)部網(wǎng)絡安全的同時，保護了企業(yè)內(nèi)部信息的安全和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的安全。

四．工業(yè)環(huán)網(wǎng)為提升企業(yè)自動化水平帶來的效益

煤礦工業(yè)環(huán)網(wǎng)的建成為井下自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸提供了數(shù)據(jù)傳輸保障，減少了各系統(tǒng)建設過程中網(wǎng)絡上的重復建設，各自動化系統(tǒng)終端可就近接入井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機，避免了井下重復放線及日后線路維護帶來的經(jīng)濟投入及人力投入。同時節(jié)省了各系統(tǒng)在網(wǎng)絡連接中使用的各種網(wǎng)絡設備，如光端模塊，視頻轉(zhuǎn)換模塊等。

篇9

關鍵詞:智能化技術;電氣工程;自動化控制

21世紀以來，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科學技術的不斷進步，生產(chǎn)領域智能化水平得到了大幅度提升，在這樣的背景環(huán)境下，生產(chǎn)制造領域紛紛進行了改革，加強對智能化技術的有效應用，使生產(chǎn)效率得到了大幅度的提升。筆者在中國神華哈爾烏素露天煤礦機電管理部門工作，結合筆者的工作經(jīng)驗來看，電氣工程自動化控制的發(fā)展，是現(xiàn)代化煤礦開采必須把握的一個重點內(nèi)容，也是煤礦開采效率和開采質(zhì)量提升的有力保障。電氣工程自動化控制目標的實現(xiàn)，離不開對智能化技術的有效把握，只有了解智能化技術內(nèi)涵，對智能化技術的應用要點進行有效把握，才能夠更好的滿足電氣工程自動化控制發(fā)展需要，使自動化控制的水平和質(zhì)量得到更好的提升。但在實際工作過程中，電氣工程自動化發(fā)展，存在著效率低下的問題，如何在技術層面進行創(chuàng)新，是電氣工程自動化發(fā)展必須把握的一個重點。本文在對相關問題研究過程中，結合筆者的切身體驗，就智能化技術應用問題展開了研究和探討。

1智能化技術相關理論概述

電氣工程自動化控制發(fā)展過程中，其智能化、自動化水平關系到了電力工程自動化發(fā)展的效果和質(zhì)量。智能化技術在應用過程中，從原來的信息搜集、信息處理等方面，擴展到了電子電氣技術等領域，使其應用范圍得到了較大的拓展。智能化技術范圍的拓展，為智能化技術在電氣自動化控制中應用創(chuàng)造了有利條件［1］。智能化技術是電子信息技術的一個重要組成部分，其在應用過程中，注重提升電氣工程自動化控制的效率，能夠?qū)﹄姎夤こ痰某杀具M行較低，從而為工作人員提供較大的便利。智能化技術的發(fā)展，為電氣工程自動化技術發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，對于更好的滿足實際生產(chǎn)需要，打下了堅實基礎［2］。

2智能化技術在電氣工程應用的特點分析

智能化技術在電氣工程中應用，具有其獨特性，正因如此，使智能化技術在電氣工程領域得到了有效的推廣，更好的滿足了電氣工程自動化控制技術的發(fā)展需要。結合實際情況來看，智能化技術在電氣工程中應用，其特點主要表現(xiàn)在了準確性、控制智能化、控制模型三個方面［3］。

2．1準確性

智能化技術在電氣工程自動化控制中應用，能夠很好的提升控制的準確性，從而使相關處理技術的效果得到大幅度的提升。隨著電氣工程自動化的發(fā)展和進步，其在實際應用中的作用越顯突出，如何提升控制的準確度成為電氣工程自動化控制考慮的一個關鍵性問題。智能化技術在進行數(shù)據(jù)信息處理過程中，不論是常用數(shù)據(jù)還是不常使用的數(shù)據(jù)，都能夠使數(shù)據(jù)處理效果得到較好的提升，保證數(shù)據(jù)處理的準確性。智能化技術的應用，考慮到了傳統(tǒng)電氣工程控制存在的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)對全體對象準確、可靠、高效的控制，為電氣工程自動化發(fā)展創(chuàng)造有利條件［4］。

2．2無人化操控

與傳統(tǒng)的電氣工程自動化控制技術相比，智能化控制技術在應用過程中，能夠?qū)﹄姎夤こ痰聂敯粜宰兓闆r進行較好的把握，從而滿足電氣工程自動化控制的實際需要。在對智能化技術應用時，只需要結合設計情況，對相關程序信息進行設計，可以實現(xiàn)無人化操控，節(jié)約人力，并能夠減少人力操控過程中可能存在的實際問題。通過無人化控制，能夠保證電氣自動化控制的效果和質(zhì)量，使電氣設備運行更加可靠、穩(wěn)定［5］。

2．3不需要使用控制模型

智能化技術的應用，能夠在很大程度上解決生產(chǎn)現(xiàn)場存在的復雜問題，實現(xiàn)對復雜問題的有效控制，保證電氣工程發(fā)展更好的滿足實際需要。智能化技術在對復雜動態(tài)方程進行處理過程中，能夠?qū)⒖刂茖ο竽Ｐ偷南嚓P內(nèi)容進行處理，保證電氣工程自動化控制技術根據(jù)生產(chǎn)具體情況，進行相應的控制和調(diào)節(jié)工作，從而保證電器自動化控制技術的效果和水平［6］。

3智能化技術的具體應用分析

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤礦開采對于電氣自動化控制技術的要求不斷提升，如何提升電氣工程自動化控制技術的智能化水平，成為現(xiàn)階段智能化技術應用面臨的一個關鍵性問題。智能化技術在電氣自動化控制技術領域應用，要結合智能化技術自身的特征，考慮到電氣工•122程的特點，將二者進行有機結合，才能夠更好的發(fā)揮智能化技術的優(yōu)勢［7］。

3．1智能化控制器的應用

智能化控制器的突出特征在于智能化水平較高，通過有效的程序設計，能夠使智能化控制器在電氣工程自動化控制技術應用過程中，發(fā)揮更加突出的作用。相對于傳統(tǒng)控制器而言，智能化控制器不需要對被控對象設計控制模型，這使智能化控制器的應用效率得到了較大幅度的提升，并且能夠?qū)刂七^程中存在的復雜因素問題進行較好的解決，使控制器的精度得到一定的提升。智能化控制器在應用過程中，其魯棒性呈現(xiàn)出一定的動態(tài)性，借助于控制的下降時間和響應時間，能夠?qū)刂葡到y(tǒng)進行有效調(diào)節(jié)，這樣一來，可以為電氣設備的自動化控制提供可靠的保障［8］。同時，智能化控制器在應用過程中，其具有自動調(diào)節(jié)的特征，可以根據(jù)電氣設備的實際情況，對相關參數(shù)信息進行調(diào)整。這種情況下，可以減少設備出現(xiàn)故障的幾率，使電氣設備在運營過程中，可靠性得到了較大幅度的提升。另外，結合筆者工作經(jīng)驗，在進行機電設備控制過程中，被控對象的差異性，會對控制效果產(chǎn)生較大的影響。傳統(tǒng)控制器在應用時，由于適應性問題，導致相關控制難以達到預期的要求，導致智能化控制器的效果和作用不能夠得到較好的發(fā)揮。針對于這一情況下，需要結合系統(tǒng)的情況進行相應的調(diào)整。智能化控制器在應用過程中，控制系統(tǒng)的具體情況必須進行把握，以此進行智能化控制器的相關參數(shù)調(diào)整，使智能化控制器在實際應用中，發(fā)揮更好的功能和作用［9］。

3．2PLC控制系統(tǒng)應用

智能化技術發(fā)展過程中，PLC控制系統(tǒng)在電氣工程自動化控制領域發(fā)揮了重要的作用。PLC控制系統(tǒng)具有較強的抗干擾性，并且其智能化水平較高，這為電氣自動化控制技術發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。PLC是一鐘可編程邏輯控制器，在電氣自動化控制領域的應用，很好的實現(xiàn)了電氣自動化控制目標。在煤礦生產(chǎn)領域，各項工藝流程以開關控制和順序控制為主，這一控制方式缺乏智能水平，可能由于工作人員的疏漏，給實際控制帶來不利影響。PLC控制系統(tǒng)在應用過程中，能夠從整體角度出發(fā)，對各個環(huán)節(jié)進行有效的把握，使控制效果得到較大幅度的提升。PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)に嚵鞒踢M行有效的控制，并結合電氣工程情況，對煤礦生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行協(xié)調(diào)，從而使煤礦生產(chǎn)效率得到大幅度的提升。PLC控制系統(tǒng)的應用，還包括了在上煤、儲煤、配煤等方面的利用，在這一過程中，為了實現(xiàn)PLC控制目標，需要借助于遠程I/O站，對數(shù)據(jù)信息進行傳輸，從而對各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況進行把握。PLC系統(tǒng)在應用過程中，關鍵點在于如何實現(xiàn)對各個系統(tǒng)的有效監(jiān)控，使PLC系統(tǒng)能夠?qū)﹄姎夤こ痰倪\行狀態(tài)進行有效的監(jiān)控。一般來說，PLC在對電氣系統(tǒng)監(jiān)控過程中，通過I/O接口，能夠?qū)?shù)據(jù)信息進行快速的傳播，在對數(shù)據(jù)信息處理后，對各部分運行狀態(tài)予以把握。當系統(tǒng)在運行過程中，若是出現(xiàn)問題，能夠在第一時間預警，從而實現(xiàn)對問題的解決。PLC控制系統(tǒng)在電氣工程中應用，原來的實物軟件逐漸被繼電器取代，這使電氣系統(tǒng)的可靠性得到了較大幅度的提升。借助于PLC系統(tǒng)的自動轉(zhuǎn)換功能，使供電系統(tǒng)的精度得到了提升，為煤礦電氣工程的發(fā)展，創(chuàng)造了更加有利的條件。

3．3模糊邏輯與控制的應用

模糊邏輯與控制原理對于改善現(xiàn)階段電氣工程自動化技術的控制效果來說，具有十分重要的意義。隨著電氣工程自動化控制技術的發(fā)展，一些模糊控制設備如何發(fā)揮功能，是確保電氣工程自動化效果實現(xiàn)的關鍵。一般來說，模糊控制設備能夠?qū)ID控制器進行代替，主要以S型和M型控制設備為主。以M型控制設備為例，M型控制設備在應用過程中，主要涉及到了知識庫、反模糊化、推理機等部分，這些環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，是實現(xiàn)智能化控制目標的關鍵。隨著煤礦開采行業(yè)的快速發(fā)展，煤礦電氣工程自動化水平得到了大幅度的提升，在這一過程中，模糊控制設備得到了有效的應用。模糊邏輯與控制在電氣自動化控制技術中應用，注重結合以往的經(jīng)驗，對原有技術進行創(chuàng)新，從而使電氣工程自動化控制技術水平得到較大幅度的提升。在這一過程中，CAD技術在電氣自動化控制中得到了有效的利用。CAD技術通過計算機輔助，能夠結合電氣工程特征，設計出完善的自動化控制系統(tǒng)，從而使產(chǎn)品的制造時間得到大幅度的縮短。CAD技術的應用，實現(xiàn)了對原有電氣自動化控制技術的一種有效變革，使更多新技術、新手段在電氣工程自動化控制中進行了應用，例如遺傳算法。遺傳算法是一種先進的計算方法，其在應用過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的優(yōu)化目標。遺傳算法在電氣工程自動化控制系統(tǒng)中應用，可以實現(xiàn)對電氣自動化控制技術的優(yōu)化目標，使電氣工程自動化控制效果得到大幅度的提升。

3．4故障診斷方面的應用

電氣工程自動化控制系統(tǒng)在應用過程中，由于應用時間以及在應用過程中可能面臨著一定的復雜環(huán)境，從而導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響到實際工作。如何快速、可靠的對電氣工程自動化系統(tǒng)進行故障診斷，發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的原因，成為電氣工程自動化控制系統(tǒng)發(fā)展必須解決的一個重要問題。傳統(tǒng)故障診斷模式應用，大多憑借著工作人員的經(jīng)驗，對設備故障進行一一排查，從而對故障點進行確認，之后采取一定的措施對故障問題進行解決。這一解決辦法，無法很好的滿足故障診斷需要，可能導致故障診斷效率較低，或是對一些潛在故障無法把握，給電氣工程自動化控制系統(tǒng)可靠運行，帶來諸多不便。隨著電氣工程自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展和應用，其運行的安全性和可靠性，成為人們關注的一個重點問題，如何采取有效措施消除安全故障隱患，必須進行有效考慮。就以煤礦電氣工程中的變壓器故障為例，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，傳統(tǒng)的檢修方式會逐一偏差設備運行情況，最終對故障進行確定，從而采取相關措施進行故障解決。而借助于智能化技術，可以通過設置故障監(jiān)視系統(tǒng)，快速的發(fā)現(xiàn)故障問題，找到故障解決辦法。智能化系統(tǒng)在應用過程中，可以對設備運行狀態(tài)進行監(jiān)控，通過設置相應的參數(shù)信息，一旦設備出現(xiàn)故障，勢必引起參數(shù)信息的改變，從而對故障進行快速確定，實現(xiàn)對故障問題的有效解決。

4結論

通過上文的研究和分析來看，智能化技術在電氣工程自動化領域發(fā)揮了重要作用，它在很大程度上解決了電氣工程自動化控制技術的現(xiàn)實問題，提升了電氣工程自動化控制技術的智能化水平，為該技術在實際生產(chǎn)中應用，創(chuàng)造了有利條件。電氣工程自動化控制技術的發(fā)展，其目的在于解決實際生產(chǎn)的問題，通過技術更新、換代，能夠更好的滿足生產(chǎn)需要。圍繞智能化技術本身來看，其對計算機技術進行了應用，以計算機技術作為基礎，對傳統(tǒng)技術手段進行了創(chuàng)新。首先，在生產(chǎn)領域，智能化技術對生產(chǎn)技術進行了革新，提升了電氣工程自動化控制的效率;其次，在優(yōu)化設計領域，借助于模糊邏輯、CAD技術、PID控制等，使電氣工程自動化控制技術的效果得到了大幅度的提升;最后，從故障診斷方面來看，借助于智能化技術，利用PLC控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對設備狀態(tài)的有效監(jiān)控，當故障發(fā)生后，能夠在第一時間進行預警，尋找故障發(fā)生點，并對故障進行可靠的解決。因此，電氣工程自動化控制技術發(fā)展過程中，要注重對智能化技術進行把握，不斷的提升自動化控制系統(tǒng)的智能水平，使之更好的滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需要。

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篇10

Abstract： This paper based on coal mine power supply management demand， through the introduction of KJ626 coal mine power supply automation control system， further improved the overall architecture of mine power supply system， to reduce the rate of failure of the power supply system and improve the stability of power supply system， so as to achieve the purpose of downsizing for efficiency.

關鍵詞： 電氣自動化；控制；煤礦；減員增效

Key words： electrical automation；control；coal mine；downsizing for efficiency

中圖分類號：TD76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）19-0091-03

0 引言

隨著煤礦機械化和自動化程度的不斷提高，其對安全供電的需求也越來越高，已經(jīng)成為了保證其正常運行的必要條件。雖然近年來有關部門也意識到了供電系統(tǒng)的重要性，相繼采取了很多措施努力提高煤礦井下供電系統(tǒng)的可靠性，比如改進井下配電裝備、應用新技術成果等，但依然無法真正的確保煤礦的安全生產(chǎn)，由于人為因素導致的供電事故依然屢禁不止。不僅如此，由于煤礦供電系統(tǒng)尚未實現(xiàn)電氣自動化，供電部門不得不每天安排人手負責值班和線路維護，客觀上降低了勞動生產(chǎn)率。所以，對于井下供電系統(tǒng)而言，實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)刻不容緩。

電氣自動化系統(tǒng)在煤礦供電系統(tǒng)中的應用，恰好解決了礦用供電系統(tǒng)無人值守自動化控制的問題。本文將以當前比較先進的KJ626煤礦供電控制系統(tǒng)為例，對該系統(tǒng)在煤礦自動化供電管理中的應用方法及自動化控制措施進行具體分析，最后結合應用實踐驗證該系統(tǒng)的實效性。

1 電氣自動化控制技術概述

電氣自動化控制簡稱EAC，該技術是科學技術發(fā)展的產(chǎn)物，是工業(yè)控制現(xiàn)代化的標志性技術之一，其在工業(yè)領域中的應用可以使操作人員的勞動強度大幅度降低，并且能夠有效消除人為操作失誤影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題，有助于生產(chǎn)成本的降低和企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。雖然EAC技術出現(xiàn)的時間并不是很長，但是隨著它在工業(yè)領域中的廣泛應用，使該技術獲得了長足的進步和發(fā)展，與一些常規(guī)的控制技術相比，EAC技術已經(jīng)較為成熟和完善，它的特點具體體現(xiàn)在如下幾個方面：①過程簡單，實時精確。EAC技術在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中對各種電氣設備進行控制時，一般不需要繁瑣的過程，僅需要簡單的操作步驟便可以達到精確控制的目標，同時，整個操控能夠?qū)崟r完成。②反應速度快。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過EAC技術能夠在非常短的時間內(nèi)完成對生產(chǎn)全過程的實時控制，同時，該技術還具有遠程操控功能，操作人員可以在中央控制室對現(xiàn)場電氣設備下達控制指令。③EAC技術能夠?qū)崿F(xiàn)對與現(xiàn)場生產(chǎn)過程有關數(shù)據(jù)信息的采集，由此可以對電氣設備的參數(shù)進行調(diào)整，進而達到高效控制的目的。

2 電氣自動化對于優(yōu)化煤礦生產(chǎn)管理系統(tǒng)的重要意義

近年來，雖然相關部門相繼采取了很多措施努力提高煤礦井下供電系統(tǒng)的可靠性，比如改進井下配電裝備、應用新技術成果等，但依然無法真正的確保煤礦的安全生產(chǎn)，由于人為因素導致的供電事故依然屢禁不止。不僅如此，供電部門為了避免安全事故的發(fā)生，每天不得不安排人手值班和線路維護，一定程度上降低了勞動生產(chǎn)率。因此，對于井下供電系統(tǒng)而言，實現(xiàn)電氣自動化是必要的。

煤炭礦井建設未來的發(fā)展方向是集礦井綜合信息化和自動化控制系統(tǒng)于一體的“數(shù)字化”礦井。就目前的煤礦供電系統(tǒng)而言，目前自動化電氣控制裝置還不多，大部分是在防爆開關中設置的各類保護功能，比如短路保護、欠壓保護、過載保護等，采區(qū)內(nèi)配電設備的聯(lián)網(wǎng)功能較弱。只有實現(xiàn)遙信、遙測、遙控、遙調(diào)四遙功能和各種保護功能，才能真正實現(xiàn)井下變電所無人值守。

針對煤礦供配電系統(tǒng)的特點， KJ626煤礦供電控制系統(tǒng)利用地面電力自動化系統(tǒng)的各種先進技術，比如嵌入式技術、分布式網(wǎng)絡技術等，開發(fā)了新一代煤礦電力控制系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了對煤礦地面和井下供電系統(tǒng)一體化的實時控制，還實現(xiàn)了礦井電網(wǎng)的自動化和現(xiàn)代化管理，具有廣闊的應用前景。

3 KJ626自動化控制系統(tǒng)在礦用供電系統(tǒng)中的應用

3.1 礦用KJ626自動化控制系統(tǒng)的整體架構

該系統(tǒng)是全礦井供電網(wǎng)絡實現(xiàn)自動化、智能化的完整方案，其主要包括：采區(qū)變電所保護自動化系統(tǒng)、井下中央變電所、地面配電所保護自動系統(tǒng)、地面變電站保護自動化系統(tǒng)、地面集中監(jiān)控中心、移動變電站保護以及通訊分站等。其系統(tǒng)的拓撲結構如圖1所示。

3.2 礦用KJ626自動化控制系統(tǒng)在供電管理中的設計思路

3.2.1 基于模塊化電路設計構建分列運行方式

為使所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能夠獲得足夠的電能，KJ626自動化控制系統(tǒng)采用的都是模塊化電路設計（如圖2所示），這樣能夠?qū)崿F(xiàn)分列運行方式供電。

3.2.2 基于IEC1588核心通訊架構實現(xiàn)井上井下變電站、開閉所一體化管理

采用國際先進的IEC1588為核心通訊架構，實現(xiàn)井上井下變電站、開閉所一體化管理，同時就地分散分布式保護控制裝置在實現(xiàn)保護、測控功能的同時完成積分電度計量的功能；系統(tǒng)采用特有的GOOSE通信技術能實現(xiàn)各裝置式之間的快速數(shù)據(jù)交換，進而實現(xiàn)故障的快速定位，實現(xiàn)全線路準確快速動作，避免越級跳閘情況的發(fā)生，直接提高了供電可靠性；此外，還采用輔助信號源技術，實現(xiàn)了全供電網(wǎng)絡內(nèi)準確的單相接地點定位，從而可以快速準確的切除故障點，避免不必要的停電。

3.2.3 防越級跳閘管理，確保穩(wěn)定供電

通常情況下地面中心變電站出線速斷保護采用無延時設計，如此能夠保護系統(tǒng)和設備，因為線路主要采用電纜方式且距離并不長，因此會和下級變電站出線或移動變電站的電流保護的動作區(qū)重合，從而失去選擇性。系統(tǒng)利用IEC1588的GOOSE技術實現(xiàn)保護測控設備之間的快速信息交換，利用下級變電站保護動作或饋出線保護動作信號快速閉鎖本線路保護的速斷保護功能，從而實現(xiàn)選擇性。

如圖3所示，考慮極限情況線路末端短路僅靠電流定值無法滿足選擇性，所有流過故障電流的保護裝置均能啟動速斷保護，本保護裝置速斷啟動同時向上一級發(fā)出閉鎖信號，同時檢測下一級是否有閉鎖信息發(fā)出，如果檢測到閉鎖信息則閉鎖速斷出口，否則經(jīng)過一個短延時后跳閘，延時時間一般與GOOSE閉鎖信息可靠傳輸時間進行配合，實際應用中在4級及以下出線延時時間大于50ms即可保證信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

如此確定各級線路保護的速斷定值時無需考慮選擇性，只需考慮靈敏度即可，實際應用中可以采用相近或相似的定值。

由于該本級保護裝置具有短延時跳閘功能，一旦通信線路出現(xiàn)異常情況，那么利用該功能能夠有效避免事故的擴大。

4 紅柳林煤礦自動化供電管理實踐

紅柳林煤礦是由陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司控股，神木縣國有資產(chǎn)運營公司、榆林市國有資本運營管理有限責任公司參股組建、年核定生產(chǎn)能力1500萬噸的大型國有股份制企業(yè)。該礦自2009年試生產(chǎn)以來，堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，在供電管理中全面引入KJ626自動化控制系統(tǒng)。通過電網(wǎng)自動化控制，減少了供電管理中的人為操作的工作量，同時大大提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，取得了很好的成效（見表1）。

5 結論

KJ626自動化控制系統(tǒng)在平煤二礦供電系統(tǒng)中的應用，使得供電系統(tǒng)監(jiān)控人員減少3人，同時供電系統(tǒng)的故障率和維護成本都大幅度降低，充分說明該系統(tǒng)對供電系統(tǒng)的優(yōu)化改進確有成效。

目前中國煤炭行業(yè)的發(fā)展水平還比較低，但對所有電氣自動化廠商來說這也暗示著其蘊含的潛力也非常大。只要能夠做到充分了解煤炭行業(yè)的發(fā)展和趨勢，并切實滿足用戶的需求，相信每個電氣自動化廠商都能夠找到自己產(chǎn)品的在這個行業(yè)的切入點。

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