（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 山西 030053）

引言

計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息等與自動(dòng)化控制技術(shù)的緊密融合，促進(jìn)了煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化水平的有效提升。信息技術(shù)的迅速發(fā)展以及自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷完善，自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦井下開采作業(yè)中的推廣和應(yīng)用，不但促進(jìn)了煤礦井下開采效率和質(zhì)量的有效提升，而且確保了煤礦井下開采作業(yè)的安全順利進(jìn)行。

1.煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的應(yīng)用

(1)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)作為煤礦井下開采作業(yè)最重要的電氣設(shè)備之一，采煤機(jī)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行是影響煤礦井下開采效率和質(zhì)量的重要因素，所以，煤礦井下開采對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行效率和安全性提出的要求也相應(yīng)更高。采煤機(jī)日常運(yùn)行的環(huán)境極為惡劣再加上采煤機(jī)設(shè)備自身工作系統(tǒng)復(fù)雜程度極高，一旦采煤機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障必然會(huì)對(duì)煤礦開采的效率和質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及采煤機(jī)功能的不斷完善，提高了煤礦井下作業(yè)的效率，但同時(shí)煤礦井下開采面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。針對(duì)這些問題，煤礦企業(yè)必須充分發(fā)揮電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，才能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決采煤機(jī)運(yùn)行過程中存在的故障隱患，確保采煤機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)煤礦開采效率和質(zhì)量的全面提升。

(2)在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是煤礦井下作業(yè)的重要設(shè)備之一，由于礦井提升機(jī)大多在惡劣的環(huán)境下繁重的運(yùn)行，因此煤礦提升機(jī)發(fā)生故障的概率也相對(duì)更高。隨著電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅徹底解決了這一問題，而且融合了電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的煤礦提升機(jī)，不僅設(shè)備運(yùn)行的效率得到了顯著提高，而且節(jié)約了煤礦井下開采作業(yè)的電能消耗量，降低了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本。

(3)在皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

皮帶輸送機(jī)是煤礦井下作業(yè)中常用的電氣設(shè)備之一，由于皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行具有電壓高、功率大的特點(diǎn)，一旦皮帶輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性達(dá)不到要求的話，必然會(huì)對(duì)煤礦井下作業(yè)的安全順利進(jìn)行產(chǎn)生無(wú)法挽回的影響。所以，煤礦企業(yè)必須采取積極有效的措施，排除一切可能影響皮帶輸送機(jī)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性的不利因素，充分發(fā)揮電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的抗干擾功能與實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，工作人員才能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決影響皮帶輸送機(jī)運(yùn)行效率和安全的問題。

(4)在流體負(fù)荷設(shè)備中的應(yīng)用

流體負(fù)荷設(shè)備作為當(dāng)前煤礦井下作業(yè)中的重要設(shè)備之一，目前，常見的流體負(fù)荷設(shè)備主要有給水給液用泵設(shè)備、風(fēng)機(jī)等幾種。電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)在流體負(fù)荷設(shè)備中的推廣和應(yīng)用，不僅提高了設(shè)備工藝系統(tǒng)控制的靈活性，確保了流體負(fù)荷設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且有效的降低了煤礦井下開采作業(yè)的能源消耗量。

(5)對(duì)井下環(huán)境的監(jiān)控

由于傳統(tǒng)的井下監(jiān)控作業(yè)主要是工作人員采用手持直讀式檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，所以其應(yīng)用功能相對(duì)單一。針對(duì)這一問題，如果在二次檢測(cè)間隔時(shí)間內(nèi)，礦井下瓦斯聚集達(dá)到爆炸程度的話，必然會(huì)對(duì)煤礦井下開采的安全生產(chǎn)產(chǎn)生無(wú)法挽回的影響。反之，如果煤礦企業(yè)在煤礦井下設(shè)置自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的話，工作人員就可以通過連續(xù)檢測(cè)環(huán)境參數(shù)的方式，確保煤礦井下開采作業(yè)的安全性，即便是發(fā)現(xiàn)了可能出現(xiàn)的安全隱患，工作人員也可以及時(shí)的排除安全隱患，確保井下安全生產(chǎn)不受影響。

2.煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的優(yōu)化

(1)選型的優(yōu)化

目前，市場(chǎng)上應(yīng)用的電氣自動(dòng)化控制PLC系統(tǒng)種類繁多，且不同種類和品牌在實(shí)際應(yīng)用過程中的性能方面也存在很大的差異。所以，煤礦企業(yè)在選擇和使用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，應(yīng)該充分考慮以下幾方面的問題。①明確礦井下電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建模式。煤礦企業(yè)在選擇礦井電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，必須以礦井開采作業(yè)的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，在明確系統(tǒng)規(guī)模的基礎(chǔ)上，選擇符合要求的電氣設(shè)備型號(hào)。比如，現(xiàn)階段我國(guó)煤礦礦井開采作業(yè)中常用的西門子PLC系統(tǒng)，煤礦企業(yè)在監(jiān)測(cè)礦井下瓦斯涌出量時(shí)，應(yīng)該根據(jù)煤礦企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，選擇和使用SIEMENS-S7-200等微型PLC控制系統(tǒng)。在檢測(cè)礦井下水文變化數(shù)據(jù)時(shí)，工作人員科研通過調(diào)控水泵房設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的方式，掌握煤礦井下水文變化的數(shù)據(jù)信息。由于煤礦礦井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜程度較高，所以煤礦企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇SIEMENS-S7-300等中型PLC控制系統(tǒng)作為電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)。②明確I/O點(diǎn)類別。煤礦企業(yè)構(gòu)建電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)煤礦礦井開采生產(chǎn)過程中系統(tǒng)使用要求和被控制對(duì)象的難易程度，確定I/O點(diǎn)類別和數(shù)量，并以此為基礎(chǔ)制定相應(yīng)的設(shè)備使用清單，然后根據(jù)系統(tǒng)控制量，預(yù)留相應(yīng)的軟硬件余量，避免因?yàn)槌霈F(xiàn)設(shè)備后期擴(kuò)容浪費(fèi)等情況，影響電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的效果。③編程工具選取。就目前來(lái)說，我國(guó)煤礦電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中使用的編程工具主要以手持式編程器、圖形編程器、計(jì)算機(jī)軟件編程器等幾種類型。在這其中手持式編程器只能通過數(shù)量有限的的預(yù)設(shè)語(yǔ)句表完成編程操作，這種編程工具不僅應(yīng)用效率低，而且使用范圍也非常狹窄，只能滿足簡(jiǎn)單的微型OLC編程要求。而圖形編程器則主要是運(yùn)用梯形圖進(jìn)行編程，這種編程工具因?yàn)樽陨砭哂械闹庇^簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于中型PLC的編程。計(jì)算機(jī)軟件編程雖然是一種最高效、最簡(jiǎn)潔的編程方法，但是由于計(jì)算機(jī)編程受限于軟件開發(fā)難度大、成本高等因素，所以這種編程方法往往被應(yīng)用于礦井大型PLC控制程序的構(gòu)建中。

(2)軟件的優(yōu)化

軟件是電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行的核心，其優(yōu)化程度的高低對(duì)于電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行效率的高低有著決定性的影響。一般情況下，煤礦企業(yè)應(yīng)該采取軟件優(yōu)化蓋梁與硬件設(shè)施優(yōu)化同步進(jìn)行的原則。首先，軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化。煤礦礦井電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以詳細(xì)的分為模塊設(shè)計(jì)與基本程序設(shè)計(jì)兩種類型。其對(duì)于煤礦井下生產(chǎn)來(lái)說，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行必須嚴(yán)格的按照礦井井下生產(chǎn)情況的調(diào)控為基礎(chǔ)，選擇最佳的模塊化設(shè)計(jì)方式，為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能的拓展提供便利。①按照要求將煤礦井下自動(dòng)化控制系統(tǒng)劃分為不同的子任務(wù)模塊，然后針對(duì)不同模塊進(jìn)行單獨(dú)的編寫和調(diào)試，最后再將各個(gè)單獨(dú)的模塊整合在一起使其形成一個(gè)完整的程序。②根據(jù)煤礦礦井井下生產(chǎn)的實(shí)際情況合理的調(diào)整煤礦礦井自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)始終保持高效穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。其次，程序設(shè)計(jì)過程優(yōu)化。煤礦企業(yè)在進(jìn)行礦井電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)程序的優(yōu)化時(shí)，必須將I/O節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化分配作為首要目標(biāo)，根據(jù)礦井井下生產(chǎn)的實(shí)際情況合理的進(jìn)行I/O節(jié)點(diǎn)井下按需分配，才能在實(shí)現(xiàn)集中調(diào)控各個(gè)I/O節(jié)點(diǎn)目標(biāo)的同時(shí)，為后續(xù)維護(hù)作業(yè)的開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(3)硬件的優(yōu)化

硬件架構(gòu)是煤礦礦井電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)的核心，其結(jié)構(gòu)是否良好直接決定著電氣設(shè)備自動(dòng)化控制體系運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。因此，煤礦企業(yè)必須充分重視電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)性能的優(yōu)化和改造工作。①優(yōu)化輸入電路。針對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)輸入電路的優(yōu)化和改造，煤礦企業(yè)應(yīng)該采用供電電源為80V-240V交流電的PLC作為首要的電氣設(shè)備，確保電氣設(shè)備良好的寬幅適用性。為了提高電路輸入系統(tǒng)的抗干擾性能，確保電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，煤礦企業(yè)必須通過在輸入電路中增設(shè)電源凈化裝置的方式，徹底屏蔽電路輸入系統(tǒng)中的脈沖干擾信號(hào)。②輸出電路優(yōu)化。煤礦企業(yè)在進(jìn)行電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)輸出電路的優(yōu)化工作時(shí)，應(yīng)該根據(jù)煤礦礦井生產(chǎn)的實(shí)際情況，合理運(yùn)用晶體管對(duì)各種標(biāo)示和調(diào)試設(shè)備進(jìn)行輸出，才能在滿足設(shè)備高頻動(dòng)作要求的前提下，增強(qiáng)輸出電路的反應(yīng)效率。比如，煤礦企業(yè)在進(jìn)行井下水泵機(jī)房的電氣自動(dòng)化控制時(shí)，如果PLC控制系統(tǒng)的輸出頻率達(dá)到6min/次時(shí)，煤礦企業(yè)應(yīng)該使用繼電器裝置輸出，才能在保證電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明的基礎(chǔ)上，提高設(shè)備的抗干擾性能。如果PLC系統(tǒng)在攜帶有感性負(fù)載輸出的過程中，一旦發(fā)生斷電情況時(shí)就會(huì)因?yàn)樾熊嚴(yán)擞侩娏鲗?dǎo)致PLC芯片受損。針對(duì)這一情況，工作人員可以采取將其他電路并接續(xù)流二極管的方式，吸收可能產(chǎn)生的浪涌電流，避免電流浪涌對(duì)芯片造成的損害。③抗干擾優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)井下電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)外界干擾的有效抵抗也應(yīng)是其日常管理的要點(diǎn)之一。由于井下作業(yè)環(huán)境相對(duì)惡劣，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)抗干擾性的提升也勢(shì)在必行。

3.結(jié)束語(yǔ)

總之，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電氣設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)在礦井井下開采作業(yè)中的推廣和應(yīng)用，促進(jìn)了煤礦開采效率和質(zhì)量的全面提升。但是由于當(dāng)前我國(guó)的煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然存在著很多問題。所以，煤礦企業(yè)必須合理運(yùn)用科學(xué)技術(shù)手段，積極的進(jìn)行煤礦井下電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化和完善，才能在促進(jìn)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制水平穩(wěn)步提升的基礎(chǔ)上，確保煤礦井下開采生產(chǎn)的安全順利進(jìn)行。