蘇永生

摘要

煤礦電氣自動化系統(tǒng)主要是有硬件和軟件兩個部分組成，在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，為提升系統(tǒng)的性能及其運(yùn)行穩(wěn)定性，可從硬件和軟件兩個方面著手，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?；诖它c(diǎn)，本文首先對煤礦電氣自動化系統(tǒng)的硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，隨后對煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】煤礦 電氣自動化 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 煤礦電氣自動化系統(tǒng)的硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1.1 輸入電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

煤礦供電系統(tǒng)受復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境的影響在運(yùn)行中存在著不穩(wěn)定性，為了保證電氣自動化控制系統(tǒng)安全運(yùn)行，應(yīng)在輸入電路部分安裝電源凈化元件，避免因電氣自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而影響煤礦生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在輸入電路設(shè)計(jì)中，可將電氣自動化系統(tǒng)的輸入電源控制在24V，對電路載荷進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免短路問題發(fā)生。由于PLC芯片在電路短路的情況下易受到損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行故障，所以需優(yōu)化設(shè)計(jì)輸入電路，消除短路的影響。

1.1.2 輸出電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

電氣自動化控制系統(tǒng)的輸出電路優(yōu)化要以滿足煤礦生產(chǎn)運(yùn)行為前提進(jìn)行優(yōu)化，保證各類型設(shè)備裝置能夠適應(yīng)系統(tǒng)的高頻性動作，如指示設(shè)備、調(diào)速設(shè)備等，使設(shè)備的響應(yīng)速度不受影響，符合生產(chǎn)運(yùn)行對各類設(shè)備的功能要求。如，在水泵機(jī)房的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次，可利用繼電器對輸出電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到提高輸出電路抗干擾性能、簡化電路構(gòu)成的良好設(shè)計(jì)效果。但與此同時(shí)必須注意的是，如果電氣自動化控制系統(tǒng)輸出感性負(fù)載，一旦系統(tǒng)面臨斷電情況，就會使系統(tǒng)產(chǎn)生浪涌電流，對系統(tǒng)芯片造成損壞，嚴(yán)重時(shí)會直接損毀芯片，造成系統(tǒng)運(yùn)行故障。所以，在優(yōu)化設(shè)計(jì)電氣自動化控制系統(tǒng)的輸出電路時(shí)，要有效控制浪涌的產(chǎn)生，保護(hù)芯片安全完整。為滿足這一要求，可在電氣自動化控制系統(tǒng)的輸出電路盤上連接二極管，讓二極管吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的涌浪電流，避免涌浪電流沖擊芯片。如果系統(tǒng)輸出頻率在每分鐘7-10次之間，也可利用繼電器優(yōu)化輸出電路設(shè)計(jì)，最好選擇固態(tài)繼電器以保證輸出電路運(yùn)行的穩(wěn)定性，增強(qiáng)水泵房開合動作控制的靈活性。

1.2 抗干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)

煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)需在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，強(qiáng)烈的脈沖會干擾系統(tǒng)芯片的正常工作，所以必須采取有效的抗干擾設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)外部罩上金屬工作柜，將外殼與地面連接，以屏蔽電子脈沖的影響;分布電容是造成電網(wǎng)高頻干擾的主要原因，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮電網(wǎng)高頻的特點(diǎn)，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，安裝隔離變壓器，并將中性點(diǎn)經(jīng)電容連接于地面，以達(dá)到屏蔽脈沖的效果，滿足煤礦企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的需求;結(jié)合電氣自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化布線方案，用雙絞線對信號傳輸線進(jìn)行模擬，對電纜的電磁干擾進(jìn)行屏蔽。盡量分開電動力線路與弱電信號線，使兩者保持一定距離;優(yōu)化輸出電路設(shè)計(jì)，對電氣自動化控制系統(tǒng)的輸出電路進(jìn)行調(diào)整，使其能夠吸收系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的浪涌電流，避免涌浪電流對系統(tǒng)造成干擾;優(yōu)化輸入電路設(shè)計(jì)，在保證電氣自動化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，結(jié)合PLC供電電源的電壓取值范圍優(yōu)化電氣自動化控制系統(tǒng)。一般情況下，煤礦企業(yè)的PLC供電電壓在85V-240V之間，其允許值變動幅度較大。通過調(diào)整電路設(shè)計(jì)，能夠在滿足PLC供電電壓要求的前提下消除系統(tǒng)干擾。

2 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

對于煤礦電子自動化控制系統(tǒng)而言，硬件是主體，而軟件則是核心，是所有功能得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之所在，因此必須對軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而確保系統(tǒng)的功能和作用得以最大限度地發(fā)揮。在進(jìn)行系統(tǒng)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可將程序的結(jié)構(gòu)及過程重點(diǎn)。

2.1 程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

在對系統(tǒng)的軟件程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以煤礦企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際作為立足點(diǎn)，換言之，要保證軟件程序的結(jié)構(gòu)符合企業(yè)生產(chǎn)需要，同時(shí)，還要確保程序能夠按照生產(chǎn)任務(wù)的變化進(jìn)行調(diào)整和拓展。為使系統(tǒng)的軟件程序能夠及時(shí)進(jìn)行更新，可以采取模塊化的結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)軟件程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。模塊化是目前較為流行的一種軟件設(shè)計(jì)方法，它將軟件劃分為若干個模塊，不同的模塊負(fù)責(zé)不同的功能，鑒于此，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，可結(jié)合煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際情況，將與系統(tǒng)對應(yīng)的控制目標(biāo)細(xì)分為多個模塊，在所有子模塊全部完成之后，可利用模塊拼裝的方法，組成系統(tǒng)的軟件程序。在對自動化控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)后，可使系統(tǒng)的調(diào)整變得敢更加方便和快捷，由此可以使系統(tǒng)與煤礦生產(chǎn)的契合度得到顯著提升。

2.2 程序過程優(yōu)化

對系統(tǒng)軟件程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可將優(yōu)化的重點(diǎn)放在I/O接口的分配上，因此，應(yīng)當(dāng)按照煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)與系統(tǒng)對應(yīng)的I/O信號，并保證信號能夠根據(jù)具體需要進(jìn)行合理分配。通過這種方法對軟件程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，能夠使系統(tǒng)的維修工作效率獲得大幅度提升。不僅如此，在集中編號當(dāng)中，還涵蓋了定時(shí)器與計(jì)數(shù)器，這使系統(tǒng)的軟件運(yùn)行過程變得更加穩(wěn)定。

2.3 軟件調(diào)試

當(dāng)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)完成后，可采用先分塊后組合、先單步后連續(xù)的方式對軟件進(jìn)行調(diào)試，其中逐塊調(diào)節(jié)時(shí)，可以使用單步調(diào)節(jié)的方法，并對各個寄存器及存儲器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察，以此來判斷其是否達(dá)到相關(guān)的使用要求，如果軟件程序并未達(dá)到要求，那么應(yīng)當(dāng)找出錯誤的原因，對程序進(jìn)行更正;每完成1個模塊，便可與上個模塊組合到一起，在基礎(chǔ)上進(jìn)行全面調(diào)節(jié)，看是否能夠達(dá)到預(yù)期中的設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

綜上所述，電氣自動化控制系統(tǒng)是煤礦較為重要的系統(tǒng)之一，在確保井下生產(chǎn)作業(yè)安全性方面具有不可替代的作用。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理與否，直接關(guān)系其自身功能的發(fā)揮。為此，在對設(shè)計(jì)人員在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)從硬件和軟件兩個方面，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來提升系統(tǒng)的整體性能。

參考文獻(xiàn)

[1]郭毅鵬.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化分析[J].資源信息與工程，2018（04）：85-87

[2]牛萬春.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2018（05）：142-144.

[3]高恒，李坷.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].技術(shù)與市場，2016（10）：95-97.

[4]王慶海.煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].自動化應(yīng)用，2016（12）：104-106.