时间：2022-05-18 14:15:26
导语：在煤矿自动化控制的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
中图分类号TD744 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0147-02
1 中央泵房自动化控制系统概述
在本文提到的系统1650中央泵房中，共有5台D280－65×5水泵，配用电机功率400kW、电压6kV；联络阀门共15台；水仓分为外仓、内仓；排水管路Ф325钢管3趟；采用真空泵和水射流进行抽真空，且互为备用；日平均涌水量720m3左右。将主排水泵作为井下排水设备，包括水泵、电机、底座、配水阀、真空泵总成、止回阀、闸阀、真空表、压力表、水位计等构造。每台水泵包括1台电机、1个整体底座、3个闸阀、1个止回阀、1套真空泵、真空表和压力表。
在该系统中，主要由PLC支持数据自动采集功能，将PLC模拟量的输入模块，通过传感器功能，连续实行对水仓水位的检测，转换、处理水位变化信号，计算单位时间内不同水段的水位上升情况，进而判断井下涌水量，控制排水泵的启动与停止。利用系统中的水泵轴温、电机电流、电机温度、排水管流量等，以监测电机、水泵的运行状况，发挥监控报警作用，避免水泵及电机损坏。在PLC数字量输入模块中，将各种信号采集到PLC中，并作为处理逻辑的依据与条件，实现对排水泵的控制。
2 煤矿井下中央泵房自动化控制的功能实现
在该系统中，采取矿用一般型的控制柜，配以集中操作台实现对水泵的自动控制，在水泵房设一台控制站。在每台水泵旁设就地控制箱，除了就地实现每套水泵及设备的开停之外，还要实行就地/集控转换。在该系统中，具备现场变成、简单易操作、可扩展输入/输出点数等特点，除了完成单机控制水泵功能之外，还可通过工业以太网传输接口模块与设置在井下中央变电所的网络交换机连接，由井上调度中心监控所有排水泵等被控设备。控制系统应具有较强的抗干扰能力，并具有汉字显示功能，可自动汉字提示故障信号和系统有关信息。
2.1 操作方法
在该系统中，主要分为遥控操作与手动操作两种方式，一般以遥控方式为主。一方面，遥控方式。通过地面控制器的远程设备控制，监控各个设备的运行状态以及运行参数变化等。根据实际液位的高低、上水等状况，再加上峰谷电价的因素影响等，自动启动、停止水泵，实现水泵和阀门之间的联锁启停，检测各个设备的运行状态，如果发生故障则可自动停机并提示报警，实现无人值守功能；另一方面，手动方式。根据水仓中的水位情况，确定需要开启的水泵台数，可由操作人员在触摸屏中手动操作水泵，并作为故障检修的主要方式。
2.2 液位控制
利用液位传感器，实时监控煤矿井下水池液位。在高液位状态下，无论是否峰谷电价时段，都可以根据自动轮换原则，启动水泵。如果液位持续升高，则启动多台水泵；在低液位状态下，可无条件将所有泵停止。在水仓水位的保护装置中，分别设置独立液位计，作为备用，并在水仓壁中设置水位刻度尺，实时监测。
在该系统中，选用超声波液位传感器，它具有高精度、非接触式、非机械型、维护方便、安装容易、标定简单等许多优点。当水位达到水位2时，若处于低计费时段，可以立即启动，若处于高计费段，则暂缓启动。当水位继续上升至水位3时，则不论电网如何，必须启动水泵。若水位继续上升至水位4时，则表明一台水泵的排水量已不足于排除矿井出水，必须启动第二台水泵，两台水泵一齐排水，以矿井的最大排水能力来排除矿井出水。不论投入几台泵，水位必须下降到水位1方可停泵。上述水位1至水位4均由超声液位计将模拟信号送入PLC，由PLC通过软件标定。分时计费亦由PLC通过软件标定。
2.3 通讯功能
在该系统中，配备以太网通讯模块及光纤以太网交换机等设备，可利用光缆记录中央泵房中的水泵机组运行状况、参数、现场视频、故障信息等，并上传至地面控制室，再由地面控制室将信息公布到煤矿局域网中。管理人员经过授权后，可在IE浏览器中登录，又可通过任何一台计算机连接局域网，进入到用户界面，查看相关信息，包括井下排水系统的工作状态、运行数据、现场视频、故障信息等，进而全面掌握现场运行状况。另外，根据不同的授权等级，高级用户还可远程控制，实现无人值守，确保系统的安全、稳定运行。
2.4 水泵设置
每台水泵设置远控、自动、手动和检修四种工作方式，工作方式可直接在本机上设定或由地面主机设定。当水位达到高位或不在高位而处在用电低谷时间内，将自动启动运行泵，当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵。当水位达到上限水位时，自动启动“运行泵”及“备用泵”，直到水位低于高位时停止“备用泵”只运行“运行泵”， 当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵。
2.5 峰谷电价控制
在该系统运行过程中，根据电网负荷以及供电部门的平段、峰段、谷段等时间段控制，在水位不高的状况下，尽量做到“削峰填谷”，合理设定开水泵与停水泵时间，合理应用电网信息，提高煤矿电网的运行质量。如果射流抽真空控制水泵的叶轮完全淹没在水中，那么泵体内就会产生一定的真空度，满足正常排水需要。否则，真空度不足，泵内仍存有空气，那么可能出现各种故障。在该系统中，采取真空泵抽真空的方式，满足系统运行需要。
3 煤矿井下中央泵房自动化控制的工作环节
在煤矿井下的中央泵房自动化控制中，主要分为几大工作环节，具体分析如下：
1）自动注水
只有当叶轮完全淹没在水中，水泵中才能保持一定的真空度，确保正常排水。如果真空度不足，那么泵内就会产生空气，产生转动部件被烧坏或者不上水问题。因此，在设备启动之前，进行自动注水，是水泵工作的基础环节。在本方案中，采取喷射泵或者底阀抽真空，利用高精度的真空传感器，对真空度进行监测，其中流量与电流为真空度监测的后备。
2）闸阀的操作
为了降低设备的启动功率，在操作水泵规程中，要求必须在出水闸阀关闭的状况下使用离心式水泵。在停止运行水泵时，为了减少水锤事故，应将闸阀关闭，逐渐减少流动速度，最终停车。。如果泵中已经充满水，以1号泵为例，具体实施过程为：先启动1号电机，将对应电动阀打开；停止后，现将电动阀关闭，然后停止1号电机的运行。
3）参数的传输
在操作台的模拟屏上可模拟显示水仓水位、水泵流量、水泵压力及电动机、电磁阀和电动阀的各种工作状态。所有的检测参数及工作状态均可由井下PLC通过传输网络传送给地面计算机，由计算机分析处理，在显示器上模拟显示，并做出曲线、报表，以利于地面管理人员作出正确判断，向井下可编程控制器发出控制命令。
4）故障的保护
水泵电机容量大，耗电量高，属一级负荷。因此，对排水设备自动控制系统的安全性、可靠性要求较高。本系统设有以下几种保护形式：（1）流量保护。当水泵启动后或正常运行中，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本台水泵停车，转为启动另一台水泵；（2）电动机故障。PLC监视水泵电机欠压、过流、短路等故障，由高压开关柜的综合保护器提供，并参与控制；（3）电动闸阀故障。由电动机综保监视闸阀电机的主要保护并参与控制。
5）电动机控制
在这一环节中，是综合自动化控制排水系统的重要环节，主要包括接触器、中间继电器和PLC。通过与前面几个环节的配合，结合水位实际情况，决定水泵的开停。为了避免由于长期不使用备用阀而造成电机受潮或者其他故障，在紧急状况下不能发挥效应，甚至不利于矿井安全。因此，电动机控制工作采取“轮换工作”，以便及时发现故障、及时修理，提高矿井安全。该系统根据开启水泵的次数，根据一定顺序开启水泵。如果检查到某台设备存在故障，则该水泵退出轮换程序，其余各泵继续按照轮换工作制运行。
总之，该套中央泵房自动化控制系统，已经逐渐投入使用，运行状态较为稳定，便于操作，既可满足井下排水要求，也提高了煤矿井下的自动化管理水平，实现了良好的经济效益与社会效益，确保煤矿作业安全，具有一定的推广价值。
参考文献
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关键词：煤矿电气自动化；控制系统；机械设备选型；优化设计
中图分类号：TD614 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0217-01
引言
煤矿企业在实际的生产过程中，高安全性能、高效率的煤矿圣生产需要大量的数据资料和模型量的监控设备来完成，例如：计算瓦斯含量，检测实际通风情况，控制矿井水泵的开合等。而基于PCL嵌入型电气自动化监控系统可以适应复杂的工作环境，也能够实现煤矿电气设备的自动化监控。但是在构建煤矿电气自动化系统的过程中，如何优化设计，如何降低煤矿电气自动化控制系统的构建成本，如何提升监控系统的稳定性是煤矿企业目前面临的主要问题。笔者针对煤矿企业电气自动化控制系统中机械设备的优化选型和结构优化进行研究。
1.优化煤矿电气自动化控制系统中机械设备的选型
1.1确定煤矿电气自动化监控系统规模
按照煤矿实际规模和煤矿自动化监控系统规模来决定PLC机械设备的选型。例如：西门子公司生产的PLC产品，假设只需要对瓦斯浓度的检测过程进行控制，可选择SIEMENSS7-200等机械设备。假设需要结合煤矿井的水位变化情况来决定水泵机房的具体工作情况，这主要包括了复杂的逻辑型控制和闭环型控制，这就需要选择SIEMENSS7-300等机械设备；而结合矿井下的瓦斯浓度和其他参数对井下工作人员进行科学化的管理，这会涉及到通信、智能化检测和控制，这需要选择大型的PLC产品。
1.2明确I/O点的种类
按照煤矿电气自动化控制的具体要求和被监控对象的复杂情况，对机械设备的I/O点的种类和数量进行详细的统计，并列出清单；再通过估计系统的监控内容容量来明确需要保留软件和硬件资源的余量，同时需要充分注意不能过度浪费资源。此外，还需要按照煤矿实际供电情况来明确机械设备输出点的具体动作频率，进而判断出输出端口是采用继电器输出或是利用晶体管来完成输出工作。
1.3选择适合的软件编程工具
从目前情况来看，煤矿电气自动化控制系统的软件编程工具包括了手持编程工具、计算机加PLC包、图形编程工具等主要方式。（一）手持编程工具只适用于厂家明文规定的语句表的编程中，这种工具的工作效率较低，只能用在小规模的PLC的编程中。（二）计算机加PLC包属于效率最高的编程方式，但这种编程方式的单价较高，并不适用于操作现场调试。通常情况下在大型或中型煤矿电气自动化控制系统中进行软件编程和硬件组态工作，为进一步提升机械设备的自动化控制效率，要求结合具体情况，选择是适合的软件编程工具。
2.优化煤矿电气自动化控制系统的结构
2.1硬件结构设计的优化
硬件结构作为整个煤矿电子自动化控制系统的核心部件，对整个煤矿电气自动化控制系统的安全、稳定运动起着直接的影响。所以需要对硬件结构设计进行优化。因为使用要求的不同，所使用的硬件也会出现一定的差异，而本文针对所有控制系统需要高度关注的输出电路、输入电路和系统抗干扰部件等进行研究。
（一）针对系统输出电路进行优化。对于系统的输出电路进行优化，需要结合煤矿生产的具体要求，对所有指示标志与调速设备等均需要利用晶体管来完成输出工作，使得它能够负荷高频率的动作，并提升了响应的速度。例如：煤矿水泵机房电气自动化控制系统中的PLC系统输出率假设控制在5次/min以下，能够利用继电器进行输出，这种设计方式可以保证电路的简单化，并能够提高抗干扰能力和带负载能力。但是假设PLC系统输出带电磁线圈在断电时，可能会出现浪涌电流，使得PLC芯片受到损坏。所以为防止这种问题的发生，能够在其他的电路盘并能连接流二极管，使得它能够吸收浪涌电流，并对PLC芯片起到很好的保护。假设PLC系统动作频率控制在6次/min到10次/min之间，也可以利用继电器来完成输出工作，但是通常情况下利用固态型继电器或中间式继电器有效控制水泵房的开合。
（二）针对系统输入电路进行优化。对于系统的输入电路进行优化，重点考虑PLC系统供电电源，通常情况下，是控制在交流90到250V之间，这具备了加强的宽幅适用性能。但是因为矿井下工作环境较为复杂、恶劣，且我国现阶段供电的不稳定，所以为了实现抗干扰目的，保障系统的安全运行，要求在输入电路部件中安装电源净化设备，例如：安装电源滤波器、隔离变压器等。
（三）抗干扰的优化设计。系统的抗干扰设计是所有煤矿电气自动化控制系统需要引起高度关注的问题。而对抗干扰进行优化设计可以从二点出入：其一，利用隔离变压器进行抗干扰优设计。电网中存在高频率干扰主要是由于原副边绕组间的分布式电容耦合形成，因此要求利用超隔离变压器，并把中性点通过电容和地面连接起来。其二，优化布线。利用强点动力线路或是弱电信号线方式分开走线，并保证这之间有一定的间距，从而起到较好的抗干扰效果。
2.2软件结构的优化设计
软件结构的优化设计可以与硬件结构设计一同进行，其关键工作在于按照煤矿电气自动化控制系统送的基本步骤，把软件结构设计转化成梯形图，这也属于PLC系统在电气自动化控制系统的具体应用中出现的主要问题。对软件结构进行优化设计主要从两点出发：其一，对软件程序设计过程进行优化，而这关键在于对I/O点的优化。按照煤矿电气自动化控制喜用的具体要求分配I/O点，最大限度地实现I/O信号的集中编制，进而全面提高系统的维护质量。其二，对软件结构进行优化设计，包括了对基础程序与模块的优化设计。在实际的煤矿生产过程中，把煤矿电气自动化控制系统的控制对象分为数个模块，再对其进行调试与编写，最后把它们组合成一个完成的软件程序。对于模块的优化设计使得煤矿电气自动化控制系统调整起来更加方便。
【关键词】电气自动化；机械设备；煤矿
随着社会的不断发展，自动化技术的发展前景是很乐观的，很多企业都在想怎样才能将自动化技术运用到生产当中，如果能够实现，那么是有很多优点的，既使工人们省了力气也会收集很多更准确的数据，便于以后对自动化技术的研究，使在这方面有更好的发展，同时也避免了更多的工人们长期处在恶劣工作环境当中，这样也增加了对工人们的安全保障。我国煤矿生产的机械设备已经有了很大发展，尽管和发达国家相比比较落后，另一方面也是由于从事这方面的人员不是很多，环境的不好也给工人带来很多麻烦，同时还危害公人的身体健康，因此在国外吸取了很多的经验，在煤矿中应用了电气自动化技术，很大的提高了效率。本文主要针对煤矿机械自动化设备技术问题进行了研究，从目前来看，自动化设备的技术问题成为未来要发展的目标。
1 煤矿采掘机械的电气自动化
1.1 就最近几年情况来看，很多国家使用的煤矿采掘机械慢慢的向电牵引的方向发展，一些城市也取得了一定的成果。目前，有一些采掘机械已经开始利用电机来驱动它的系统，其中电机主要采用横向的方式安装，容量也越来越大，现在有一些国家的采掘机械总的功率已经达到1000千瓦左右，电机的功率也有120千瓦，另外，使用交流电牵引电机效率很高，也是一种可靠的方法，现在对环境的保护也是不容忽视的，它还有着很大的抵抗污染的能力，接写的维护也是很方便的，所以很多企业都想采用这种方法。
1.2 自动化控制技术的核心技术用另一种方法说就是计算机应用技术，另外还会用一些传感器技术和故障诊断技术。自动化控制技术有效率高、精确度高、可靠性强的三大特点。煤矿的运输工作也慢慢地发展。向多样式的方向靠近，有一些国家已经开始使用双速电机了，而且还想利用计算机技术对其进行监控。
1.3 我国的煤矿机械电器设备自动化控制相对于发达国家而言是比较落后的，而且电牵引目前还没有发展起来，我国目前仍然以液牵引方式为主要方法，现在在我国，虽然也有一些机构试图想要研制国产的电牵引采煤机，但是再投入使用过程中发现还是有很大缺陷的，运作的能力太低而且强度很低，而且运煤量特别少，很多系统正在研制，故障诊断技术也刚开始起步，无论从什么方面看，我国煤矿机械电气设备自动化控制技术的应用都是很落后的，需要进一步的研究和发展。
1.4 液压支架逐渐依靠计算机技术选择使用电压控制以及高压流量的供液系统，就是由于有了这些方面才能使煤矿的生产更加有高的效率。
2 煤矿运输提升
20世纪以来，我国煤矿企业的开采量慢慢增加，对于井下的运输，大多数企业都使用胶带运输的方法，并且在这方面已经取得了成效，随着计算机技术的发展，现在很多技术都需要利用计算机来解决，研究的监控的系统在使用中也取得了很好的效果，尽管有些地方不是很完美，但是还是有一定的提高。随着电气自动化的发展，在采煤方面利用比较先进的技术已经取得了很大的成效，他们开始使用PLC作为中心控制器，工艺有所增加，进一步的完善了提升机安全运行方面的问题。在高科技快速发展的今天，计算机的发展是信息化设计机械设备应用的必要环节。目前，我国的煤矿事业与发达国家相比还是很落后的，因此，国家应该制定一些政策并且给一定的技术支持，慢慢的将我国的煤矿机械电气设备自动化控制技术发展起来，将它运用到实践中，现在，国家对煤矿开采的安全行和信息化建设提出了更高的要求，使信息化设计在煤矿技术中占据的地位变的越来越高。
3 煤矿安全、监控系统
我国的安全系统和制造技术有很多都是从国外引进的，在使用国外技术时我国也在慢慢的研究，已经研究出许多技术，相对于其他国家也有了一定的进步。另外，在我国的煤矿企业中，安全监控系统已经开始使用了。也有很多监控装置，这字儿已经能满足了我国煤矿生产的要求，但是我国还有很多不足之处，传感器的种类很少并且寿命短，工作稳定性很差，但是需要维护的工作量很大，这些都使监控系统缺乏安全性。因此我国还要加大研究。对煤矿机械设备进行信息化设计还能提高工作效率，信息化设计使之有很大的发展，同时也降低了工作时间，提高了经济效益，所以要深刻研究信息化设计，慢慢的使中国在这方面有所发展。煤矿企业本身就是危险的，因此煤矿的安全也是让人们非常重视的，在施工时一定要时刻监控，以免发生意外，因此要在煤矿安全和监测系统上多研究。
4 电气自动化控制系统的应用
目前，网络技术的广泛应用简化了办公平台并且让人容易接受，电气自动化控制系统在网络上的应用并且需要结合设计方法分析一下，这就是目前电气自动化控制系统的应用，综合电气自动化控制的设计，需要有监控设备，实际上，电气自动化控制系统的发展趋势是分散的，它的系统是呈现不断发展的趋势的。
5 结语
科学技术是第一生产力，如果想要促进煤矿产业的安全发展、提高煤矿机械设备电气自动化水平设横重要的，因此只有掌握了煤矿企业发展的核心技术，只有这样才能与科学技术共同发展，使我国的地位慢慢和国际接轨，在这个行业中处于领先地位，现在，煤矿企业的关键是要加快电气自动化技术在煤矿机械设备中的使用，煤矿生产自动化技术在煤矿行业会慢慢的发展，而且占有很重要的部分，因此，本文从四个方面说明了煤矿机械电气设备自动化控制技术的重要性。
【参考文献】
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[2]于亚征，李勤.提高煤矿自动化设备PLC系统可靠性的研究[J].煤矿机械，2008（03）.
关键词：煤矿；控制系统；电气自动化；设计策略
【分类号】：TD94
1自动化技术的发展
煤矿自动化的发展己有了几十年的历史，从单机（系统）自动化、矿山综合自动化（数字矿山）发展到矿山物联网（智能矿山、智慧矿山、感知矿山）。近些年来，有关煤矿自动化的新名词、新概念层出不穷，除了上面己列出的名词外，还有矿山数字化、矿山信息化（信息化矿山）等，令人眼花缭乱。实际上，自动化技术的发展是有规律的、是循序渐进的，不会受这些人造名词或概念的左右。
2 煤矿地面生产系统自动化技术发展现状
2.1 带式运输集中控制系统
20世纪 80年代以来， 带式运输逐步成为我国高产高效矿井煤炭运输的主要方式， 因而能否实现带式输送机的安全高效运行， 直接影响煤矿生产，局限于当时的技术和装备水平， 我国煤矿带式输送机的控制仍以就地控制为主， 每部输送机都有各自的控制系统， 分散操作， 这种控制方式不仅需要较多的人力， 而且工人劳动环境条件差， 不具备对故障的记录及综合分析等功能， 各种保护信号只能就地显示， 不便于科学管理。
为了保障煤炭安全运输， 降低运输事故， 实现高产高效， 提高煤矿现代化管理程度， 国内科研院所、高校、生产厂家将计算机控制技术、网络技术、工业电视技术、光纤通信技术和电力电子技术等高新技术应用于煤矿带式输送机控制中。目前，国内有多家生产和成套带式运输集中控制系统， 其总的设计思路相似， 具体的技术应用各有特色。在天地王坡煤矿地面生产系统自动化示范工程中， 天地科技股份有限公司高新技术事业部对其多部带式输送机的集中控制系统进行了设计成套， 其设计的主要原则是： 以地面计算机统一控制为主， 井下监控为辅的控制方式， 系统采用分布式计算机控制系统， 控制系统由地面远程集中监控中心、井下和井上若干个控制分站组成， 通过 PROFIBUS总线联网传输信息。地面、井下的图像和数据采用光纤传输。地面控制中心由 2台 IPC工控机、大屏幕、打印机等组成， 2台工控机采用冗余技术互为备用。井下控制由多个控制分站组成， 采用可编程控制器为核心的防爆兼本安型带式输送机自动控制装置。
该系统由于实现了带式输送机的集中控制和监视， 可达到减员增效、大幅减少故障提高开机率；通过工业控制计算机等多种先进的技术手段并辅以工业电视， 提供了完善的监控手段， 操作人员能实时掌握带式输送机的运行工况， 充分保证了煤流运输的连续性和安全可靠运行； 达到了高起点、高技术、高质量、高效益、高效率的目标， 其技术水平先进， 达到了示范性的作用。
2.2选煤厂监控系统
改革开放以来， 我国选煤厂控制系统大致经历了基于单片机的单机自动化控制、基于工控机和过程仪表的集散式控制、基于 PLC 的分布式集中控制 3个阶段。近十年来， 在选煤厂自动化应用领20域， PLC己成为选煤厂自控系统的基本电控装置。20世纪 90年代后期， 随着选煤厂规模的大型化和计算机技术、通信网络技术的高速发展， 选煤厂自动化技术水平也得到很大的提高。
选煤厂属于典型的流程工业系统， 同其他流程工业系统一样， 目前正在由简单控制向先进控制、智能控制， 由单一控制向综合自动化方向即 CIPS方向发展， 选煤厂的集控系统已不是纯粹的生产过程集中控制的概念， 而是更多地担负着数据信息处理功能， 选煤厂自动化已不限于生产过程的控制，而是给系统赋予了生产管理职能， 综合自动化、信息网络化已成为选煤厂控制和管理的发展方向。在天地王坡煤矿地面生产系统自动化示范工程中， 天地科技股份有限公司高新技术事业部设计成套的选煤厂监控系统主要由全厂集中控制系统、工业电视监控系统、生产调度电话系统、工业电视监视系统、计算机信息管理系统组成。全厂总体网络设计为 3层网络结构：（ 1） 上层为公司网络， 作为信息层， 选煤厂计算机信息管理系统定位为全矿井管理信息系统的一个组成部分。（ 2） 中间层是控制层， 由全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统组成， 作为全厂生产集中控制系统和工艺参数闭环控制系统人机界面的监控计算机： 通过百兆以太网上联全厂信息管理系统， 作为信息管理网络的工作站； 通过百兆以太网下联 PLC， 与原煤准备、主洗集控 （含各工艺闭环调节 ）、煤泥水处理、装车站等构成控制层。（ 3） 下层为设备层， 设备层网络采用现场总线连接。选煤厂工业电视系统的控制和通信调度的维护终端均整合在上位机上， 实现集中生产调度。
信息管理系统组成及结构充分体现一种以人为本的先进的管理思想。根据选煤厂生产管理的特殊性， 更加注重与生产的紧密结合， 贯彻 、 管控一体化的思想， 将集控系统采集的数据作为基础，进行综合处理和分析， 从而提高生产和管理效率。系统涉及生产技术管理、调度生产管理、生产计划统计、机电设备管理、物资供应管理、在线监控数据管理等方面。每个子系统处理相应的业务流程并产生表单供网上查询， 还可根据需要生成报表。
3结语
综上所述，在社会文明不断进步的影响下，煤矿电气自动化控制系统得以广泛的应用，这大大地提高了煤矿的安全生产管理能力和生产效率。然而，煤矿电气自动化控制系统具有多样化的实施策略，成本与效率也是不一样的，因此，创新性地设计煤矿电气自动化控制系统，这是减少系统成本支出和提高系统运行效率的必然趋势，此外，还应当避免重复性的设计并加强设计实践。
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[关键词]煤矿电气自动化 单片机 控制技术 重要作用
中图分类号：TP368.12；TM921.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0393-01
引言
现今煤矿中电气控制系统一般都由发动机、控制装置和电气控制系统组成，其中电气控制是系统控制的主导，电气控制使得整个系统在控制时实现了工业化自动控制。在实际运行过程中首先要对机械的结构进行仔细的了解，并清楚机械运行的基本情况，同时还包括对机械在生产过程中的各种操作要求的熟悉，因此机械结构和机械生产的全过程情况也能够更加明确。单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用非常广泛，我国煤矿的现代化进程的加快很大程度是因为单片机的应用，使我国煤矿产量得到了很大程度的提升，我国机械化技术和水平也因为单片机的应用得到了突破性的发展，因为自动化控制技术的逐渐成熟，煤矿中的电气化应用也更加广泛，机电设备自身的自动化和可靠性都因为电气化自动技术的应用得到了明显提高，企业在发展过程中也更具高效、快速的保障。
1 单片机电气自动化控制系统在我国的煤矿中的应用
我国经济能够得以快速的发展很大程度上来讲都是因为我国煤矿经济发展所促使的，我国的能源和社会的稳定性都和煤矿经济有重要的关联，而电气自动化控制技术在煤矿中的充分利用，使得煤矿业在发展的过程中更具经济效益。单片机是电气自动化控制技术中最为核心的技术，随着单片机在电气自动化控制系统中的普及，使得我国煤矿业加快了自身的发展速度。但因为煤矿行业经常会在各种不同环境下作业，各种设备容易在作业的过程中被损坏，使得各种煤矿电气设备自身的使用寿命大大缩短。因此对煤矿设备的管理对于煤矿的安全生产来说是必不可少的工作，对设备的安全管理能够最大限度保证煤矿生产全过程有安全性的保障，同时还能够显著提高煤矿的产量。
2 煤矿设备对单片机的选择
2.1 PIC单片机的概述和特点
在选择单片机的过程中首先要结合实际的生产环境进行仔细的分析，也是保证单片机在煤矿设备中发挥最大化作用的基础。单片机在使用过程中一定要做好防水工作，同时还要保障单片机在使用过程中不会出现漏电的情况。现今应用最为普遍的单片机是51系列。对于井下作业的设备，一般PIC系列的单片机是最为合适的选择，PIC单片机自身就具有很好的防水特点，在实际使用过程中还能够良好地应对漏电现象的出现。PIC单片机自身在使用过程中还能明显增加用功，并且LED负载也能够被PIC单片机直接带动；在生产过程中耗能非常低，并且能够达到很高的出产率。PIC 单片机还能够实时进行漏电保护，一些简单和功能较为明晰的设备PIC单片机都能够直接进行配置。PIC单片机还能够在运行过程中体现出自身较强的抗干扰性。
2.2 现基于PIC单片机电气设备在煤矿中的应用
现今我国煤矿领域中的自动化在发展过程中技术有了很大程度的提高，在对煤矿开采的过程中所运用的自动化设备也越来越多。现今PIC单片机在自动化设备中应用最为广泛，在使用PIC单片机自动化设备之后，煤矿的开采量和开采效率都有很大程度的提升，煤矿中的各种未处理技术以及电子技术在使用PIC单片机之后都能够实现良好的相互兼容。因此PIC单片机应该加大推广力度，以此煤矿企业才能够在保证安全的前提下提高生产效率。
3 单片机中的硬件和工作原理
3.1 单片机工作的基本原理
现今煤矿电气自动化系统中基本都运用了单片机，单片机在系统中主要作用是对系统中所有设备实时进行保护。起保护过程中主要将检测出的电信号通过处理变成电压信号，再通过自身系统对信号进行放大，将其转化为0.5V的电压信号以备使用，将型号传送至CPU传送过程的必然现象，能够直接使用的数字信号都是CPU转化之后形成的，在电脑中对数字信号进行处理之后，而后将信号在屏幕上显示，要完成工作还必须对信号进行闭锁，这便是单片机在运行过程中的基本运行原理。
3.2 组成单片机的硬件
现今运用了单片机的自动化系统都拥有极强的可靠性和安全性，在对设备维护的过程中的工作量也相当小，电源、漏电闭锁器、储存器以及通信器这四个主要模块构成了整个单片机，其中每个模块在单片机中都有不可或缺的重要作用。
4 单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用
4.1 单片机的漏电保护作用
单片机在煤矿电气自动化控制技术中的重要作用包括了漏电保护，如下是漏电保护的基本原理：在绝缘电阻的阻值下降到一定程度之后，便会驱动继电器开始工作，并且发出指令让总电开关将电力切断。充分利用好单片机的击落判断功能。在系统稳定之后再对系统电源进行仔细的检查，以此将问题迅速解决。在此过程中漏电保护装置会持续运行相当长的时间，并且产生很大的电流量，系统安全也会因此受到很大程度的影响。若要使漏电保护能够实现自身的选择性，就要结合零序电流和直流电源。而后将单片机的计算能力充分利用起来，对其进行仔细的测量。电阻在工作的过程中若能够稳定并具有良好的选择性，系统自身的可靠性能够得到很大程度的提升，并且能够有效减小停电范围。
4.2 单片机在风机中的应用
煤矿在生产和开采过程中应用的重要设备之一也包括风机。风机运行的主要作用就是为矿井下的生产提供足够的氧气。不同环境中煤矿生产对风机都会有不同的要求。而解决这些问题的最好方式便是将先前的匀速供风转化成调速供风。在不同环境下的煤矿生产供风要求都能够得到满足，而控风系统中普遍都采用了单片机，基于单片机的控制系统对生产环节的要求都能够给予最大化满足，控制系统在采用了单片机之后，先前复杂的系统也变得更加简单，以硬件为主的逻辑电路很大部分都被软件所取代，系统在运行过程中也能够更具可靠性，并且能够在系统造价上节约很多成本。
5 结束语
随着近年我国的国民经济与科学技术的飞速发展，煤矿电气自动化也加快了自身的发展脚步，煤矿电力系统中的单片机对于整个系统而言有不可替换的重要作用，煤矿电力系统因为单片机的存在，系统的编程和运算效率得到了显著的提升，单片机是电气自动化控制技术中最为核心的技术，随着单片机在电气自动化控制系统中的普及，使得我国煤矿业加快了自身的发展速度。单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用非常广泛，我国煤矿的现代化进程的加快很大程度是因为单片机的应用，使我国煤矿产量得到了很大程度的提升，我国机械化技术和水平也因为单片机的应用得到了突破性的发展，因为自动化控制技术的逐渐成熟，煤矿中的电气化应用也更加广泛，机电设备自身的自动化和可靠性都因为电气化自动技术的应用得到了明显提高，企业在发展过程中也更具高效、快速的保障。
参考文献
[1]张自友.单片机在煤矿电气自动化中的应用[J].煤炭技术，2012，31（7）：44-45.
【关键词】煤矿；直流提升机；自动化控制；信息化
矿井提升机主要承担矿物的提升、人员的上下和材料的运送等任务，它应能按照预定的力图和速度图，在四象限实现平稳启动、等速运行、减速运行、爬行和停车，而且在运行过程中要有极高的可靠性[1]。原系统已经严重地制约了矿山的生产安全，急切需要制造出一种安全可靠，性能优良且又节电的新型驱动系统。 由于存在着以上不足， 使得继电器-接触器电控系统提升机随着现代科学技术的进步而不断的处于被淘汰的位置。
1.煤矿主井直流提升机的自动化控制
1.1主回路
主回路由高压配电系统、整流变压器、可控硅整流装置、快开、电抗器等构成，采用电枢电流换向（电枢可逆），磁场电流单向的方式；也可采用电枢电梳单向。磁场电流换向的方式。为减少电网的无功冲击和高次谐波的干扰，电枢回路配置成串联12脉动顺控。
1.2全数字调节部分
全数字调节部分以高性能单片机为核心，主要功能有：
（1）完成提升机速度和电流双闭环调节，如：①预设速度基准值；②限制加、减速过程的冲击；⑧速度自动调节；④电枢电流自动调节；⑤磁场电流自动调节；⑥预设电流限制值。
（2）实现电枢回路和磁场回路的各种故障保护，如：①磁场变压器超温；②磁场整流桥快熔熔断；③磁场过电流；④磁场回路对地漏电；？⑤磁场可控硅交流阻尼熔丝断；⑥磁场可控硅过热；⑦电枢变压器超温；⑧电枢整流桥快熔熔断；⑨电枢过电流；⑩电枢回路对地漏电；⑩电枢可控硅交流阻尼熔丝断；⑩电枢可控硅过热[2]。
1.3多PLC冗余控制部分
多PLC冗余控制部分用来完成提升机系统操作保护、行程监控和装、卸载控制等功能。（1）操作保护部分采用一台PLC，其主要功能是执行操作程序，并实现各种故障保护及闭锁。来自系统各部分的保护信号直接引入到PLC中，PLC将其处理后分为立即施闸、井口施闸、电气制动和报警四类，送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸。系统的安全回路有两套，一套由PLC构成，另一套为继电器直动回路。（2）行程监控部分由一台PLC、两个轴编码器（一个装在传动控制器上，另一个装在导向轮上）和井筒开关构成，两台轴编码器将提升机钢丝绳在线速度和行程位置转换成脉冲信号送人PLC，经PLC中的软件计算后处理成罐笼在井筒中的位置和在线速度，送到操作台监视器显示。这种以软件处理为主的行程跟踪方法在灵活性、可靠性及精度等方面都很高，只要选择分辨率较高的轴编码器，就可保证定位精度
1.4操作台和监视器
操作台由左操作台、右操作台和指示台三部分构成。左操作台上有制动手柄、高压送电按钮、磁场送电按钮、快开控制按钮、安全复位按钮、紧停按钮、灯试验按钮、闸试验按钮、过卷旁通按钮等；右操作台上有主令操作手柄、工作方式选择开关、控制方式选择开关和信号联络按钮等；指示台左侧为监视器，指示台上有深度指示器（发光管柱状图）、重要操作信号和故障信号指示灯以及运行参数（如：闸压、电枢电流、磁场电流、速度等）显示仪表。监视器可实现人—机对话，它可显示主回路、低压配电回路、提升系统、液压制动系统、装卸载系统和故障信息等画面。
操作控制系统采用西门子PLC 组成，具有以下特点：①检修、验绳、手动、半自动、全自动等操作方式；②根据提升种类进行最高速度限制；③提升机工艺控制下必要的闭锁；④ 安全回路由 PLC 控制软件与外部硬件实现2 套冗余，当 PLC 故障时，提升机能低速运行（应急开车）；⑤安全制动过程实现恒减速控制，使安全制动过程中的减速度不受提升、下放、载荷大小影响，在给定范围内保持恒定， 并且不超过防滑极限减速度，确保提升机安全运行（当选恒减速液压系统时具有的功能）；⑥具有提升机位置闭环控制功能，准确停车；⑦具有完善的保护功能，如：超速、过卷、钢丝绳滑动、闸瓦磨损、弹簧疲劳、过流、过压、变流装置故障等保护，对于重要的保护，一般都设有两到三重，确保提升机的安全运行。
2.煤矿主井直流提升机的信息化管理
关于软件设计，即选择控制规律和控制参数，与模拟连续系统综合校正方法的步骤基本相似。在对连续系统进行综合时，设计者根据对控制系统稳态和动态性能提出的要求，在时域中即是对动态误差（或误差系数）、阶跃响应的调节时间、超调量和振荡次数等的要求，在已知不可变部分的情况下，设计出系统的校正，使系统的实际性能指标达到预期的要求。对于计算机控制系统，模拟校正装置由数字计算机代替，模拟校正装置担负的计算和控制任务将由计算机来完成。因此，选择校正装置的结构和参数的工作就转变为设计由计算机实现的控制算法和控制程序。在用模拟调节器对直流提升机进行控制时，各项控制是同时进行的。在用数字计算机实现上述控制时，由于计算机在任一时刻只能做一项工作，所以各项控制是分时进行的[4]。为了尽量减少启动、制动过程中的机械冲击及提升机控制精度，速度给定信号的加速、减速段为“S”形曲线，减速段行程通过PLC实际运算来调节减速度以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。
计算机控制系统实际上是一个混合系统，既可以在一定的条件下近似看成一个模拟系统，用模拟系统的分析方法进行分析和综合，再将设计结果离散化，转变为数字计算机的控制算法，也可以把系统经过适当的变换，变为纯粹的离散系统，用z变换等工具进行分析和综合，直接设计出控制算法。全数字直流提升机电控系统既可用于新装系统使用，也可用于老系统改造的配套使用，如单绳、双绳，直井、斜井等各种工作场地。从应用运行的情况来看， 提高了矿井提升机运行的安全可靠性，而且操作简单。利用了机内计算机、PLC 接口可以方便地实现各种控制、监控功能，大大提高提升机运行的自动化程度。
3.结论
全数字直流提升机电控系统充分考虑了提升机实际运行中的各种要求，采用各种措施保证系统的安全运行，又因为它具有传统调速系统所无可比拟的调速和控制性能，其取代传统调速系统将成为必然趋势。
【参考文献】
[1]刘超，孟艳君，尚廷义等.基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2009（03）.
[2]赵鹏.基于PLC技术的煤矿皮带运输系统的控制改造[J].科技情报开发与经济，2011（10）.
一、变电站现状
1.主接线方式及主要一次设备
（1）110kV侧为双母线接线，2路电源进线、2路主变出线。主变压器2台，型号为SFZ10-63000MVA，接线方式为Yn/Yn0，电压为110/38.5kV。(2) 35kV侧为双母线接线，采用LW8-40.5SF6开关，有线路9条，另有3台35/6KV的变压器。
2.保护控制及自动装置现状
(1)公用部分。主控回路及中央信号采用的是70年代的弱电选控装置。包括2台主变压器SFZ10-63000MVA、两条110kV线路和9条35kV线路的控制、测量及中央信号，另外系统还配置有110kV母差保护装置、故障录波器、同期装置、35kV小电流接地装置、低周减载装置等。(2)主变压器保护配置。采用电磁式继电器元件构成各类电气保护。主变差动保护由电磁式LCD-4型差动继电器及其相关回路构成；主变重瓦斯继电器动作于两侧开关，轻瓦斯发出告警信号；零序电压闭锁零序电流保护；35kV复合电压闭锁过流保护及过负荷保护等。(3)线路保护配置。110kV线路分别由WXB-01B、WXB-51C或LH-11型电磁式继电器构成相间、接地、距离和零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电流保护。35kV线路均为分立元件电磁式保护装置设置过流、速断、重合闸保护。
3.其他
(1)计量部分。设有110kV线路电度表屏、主变电度表屏、35kV线路电度表屏，其中部分电度表已更换为单输出式脉冲数字电度表。(2)站用配电屏及直流屏各一套。
二、改造的基本思路
此变电站运行方式基本固定，拟建立新型的中央控制系统，实现全站自动化，实现网络监控，以降低运行成本。
1.基本原则
(1)经过改造，全站设备达到行业领先水平，控制保护实现微机自动化。(2)利用原有设备进行技术改造。(3)尽可能降低改造成本，实现“四遥”等各项功能。
2.基本构想
结合目前国内自动化技术的发展水平，基于上述基本原则，提出以下基本构想：
(1）新建一套GNP300型变电站微机综合自动化控制系统。(2)所有110KV一次设备全部更新，110KV少油开关更新为LW24-126型SF6断路器。新建一套全网五防系统和自动开票系统。(3)组建站内自动化系统以及相应的分布式通信网络。(4)拆除原直流设备屏3块，更换为体积小、容量大的DMP-6000直流系统。(5)更新站用电屏3块。
三、技术和功能要求
1.总的要求
微机设备与网络通信技术相结合，实现对变电站运行自动监控，要求设备质量可靠，技术先进；软件功能齐全，人机界面灵活、组屏合理。
（1）间隔层：完成对现场一次设备信号的采集、保护及测控功能，其功能的实现不依赖于通讯层及站控层。以站内一次设备间隔(1台变压器或1条线路)为基本单元，构成分散式间隔层，每个间隔层相对独立，所含元件应具有多项功能。例如对于一条110kV线路，自动化系统中相对应的元件不仅可以实现线路的主保护、后备保护和三相一次重合闸，也要具备线路的控制、测量、信号、事故追忆以及测距等功能。（2）通信层：实现多种远动标准规约的在线转换，完成对全系统不同厂家一次设备和总控单元的互联；多管理机配置方式，可以多机互为热备用。各间隔层通过站内通信网互联，并与站控层联结组成分布式通信网络。（3）站控层：完成变电站与调度及当地监控之间的信息传送，当地监控则完成全站信息分类、管理、存储。站控层是自动化系统的核心，它通过站内通信网管理全站的间隔层并显示、打印有关信息，进行开关操作，并在事故及异常情况下报警。
后台监控部分应能支持多站数据库，可使用不同的接口和规约传送不同的信息。
2.对保护及自动装置的要求
所有新增加的保护及自动装置，其元件及功能应相对独立，具有很高的可靠性并符合电力系统有关的反措规定，也必须是经现场运行表明其性能指标均达到要求的微机型设备。
装置的类型配置应满足该站的实际需要，并符合DL400—91《继电保护和安全自动装置技术规程》的有关规定。各类定值均可独立整定(包括就地和远方两种操作方式)。各类信号的复归具有就地和远方两种手段。动作出口回路中分别设软压板和硬压板。
3.对站用电和直流电源的要求
尽可能简化站用电回路，但不能降低其工作可靠性。可靠性高、体积小、占用屏位少为直流设备选型的必要条件，同时要求其微机化控制能够进入站内通信网运行。
4.对站控层的功能要求
四、改造后的效果
改造后，系统能实现对变电站全站电气系统的模拟量、数据量、开关量、脉冲量、温度量、保护信息等的数据采集、计算、判别、报警、事件顺序记录、报表统计、曲线分析并根据需要向现场保护测控单元层命令，实现对电气设备的控制和调节。实现了变电站的遥测、遥信、遥控遥调功能，降低了误操作的风险。并能与上级电网调度指挥系统进行以太网通讯，提高了系统运行的安全性，部分岗位实现了无人值守，减年运行人工成本。
参考文献：
[1]谢希仁.计算机网络.电子工业出版社，2003
[2]王士政.电力系统运行控制与调度自动化.河海大学出版社,1990
关键词：煤矿掘进；自动化系统；模型；关键技术
我国煤矿工业已处在世界先进水平行列，所具备的矿井开采作业能力已达到日产万吨，装备千万吨。而目前存在的主要问题在于掘进技术满足不了综采作业的要求，造成“采”和“掘”的不平衡发展，从而阻碍了煤矿生产的发展。同时，煤矿开采生产环境差，部分安全措施不到位，具有较大的事故风险。对于煤矿掘进截割自动化技术的研究，有利于我国煤炭资源开采率的提高，并为其安全作业提供了技术和设备的保障。
1、煤巷掘进技术自动化控制分析
煤巷掘进技术自动化控制是个系统的整体的复杂的研究课题。以掘进煤巷为控制对象，输入煤壁，以煤巷和原煤为输出。同时由于割煤、运输、支护以及通风、排水、供电、勘探、管理、监测、定位等工序所产生的许多以不同方式存在的信号，如可测量可控制，又或可测量不可控制等方式。图1为煤炭掘进工作面系统图。
图1 煤巷掘进工作面系统图
2、煤矿掘进自动化技术适用范围分析
我国煤矿分部的实际情况，包括煤层贮存条件的复杂性、多样性，决定了以单巷掘进为主的巷道掘进方式。煤矿掘进自动化技术主要设备有悬臂式掘进机、转载机、可伸缩带式输送机(或刮板输送机)、单体锚杆钻机、通风除尘等。悬臂式掘进机主要作用包括割煤、采煤以及装煤，是这掘进自动化技术控制的关键。因此以悬臂式掘进机为主要研究内容，对于掘进自动化技术的推广有不可替代的作用。同时根据工作环境的要求，掘进支护一般采用锚杆锚网联合支护的方式，因此如何将掘进和支护进行正确的链接和配套也是一个重要的问题。因此可以按照工程结构将煤矿掘进工作面系统分为一定的控制分系统，从而确定掘进技术自动化系统的范围，如图2 所示。
图2 煤巷掘进技术自动化范围
3、掘进技术自动化
通过对煤巷掘进技术系统和自动化范围的分析，只有进行平行地、自动地掘进和支护作业，连续的原煤和材料运输作业，智能化的安全保障系统作业，才能实现掘进技术的自动化。从而使掘进技术系统稳定安全高效的运行，每个环节相互联系、配合、促进以及协调。
4、自动化技术分析
通过上述问题的分析可以知道，掘进技术自动化控制的实现要求不断地技术创新，主要包括以下几个关键技术的解决：
4.1、掘锚机组技术的自动化
煤矿巷道的掘进和支护是煤矿开采施工的关键环节，受作业环境及地质条件的限制，只有研究出适合我国煤矿开采实际情况的掘锚联合机组自动化技术，才能真正实现掘进技术自动化。使掘、装、运、支自动化平行作业，既能实现快速掘进割煤，同时又能进行顶板和煤帮的支护。
4.1.1、掘进机控制技术的自动化
掘进机是煤巷掘进技术自动化最重要组成部分，适合我国煤矿实际需要的掘进机自动控制技术是实现掘进作业自动化的关键。掘进机自动控制主要包括掘进机的自主定位、自动截割、自动纠偏等，通过集成机械、液压、电子等技术，实现掘进机控制技术的自动化。
4.1.2、锚杆支护技术的自动化
采煤机械化程度的提高和重型设备的应用、工作面产量的增加以及瓦斯涌出量的增大，对于回采巷道断面及其维护作业的要求也随之增大。大断面煤巷具有跨度较大，断面又多为矩形，两帮及顶板也多为煤层，且围岩强度低，受力复杂等特点，这些因素对于煤巷的稳定性有很大的影响。而大断面煤巷围岩变形量及破裂范围都较大，支护作业困难。因此对于大断面煤巷围岩稳定性原理及控制技术的研究，对于实现锚杆支护技术的自动化尤为重要，并为其提供准确的参考数据。根据支护参数和支护要求研制前配套锚杆钻臂自动控制系统，与掘进机结构合理配套，实现快速临时支护、锚杆锚索永久支护的自动化。
4.2、运输技术的自动化
当前煤壁的输入，煤巷及原煤的输出利用的是皮带集中控制系统。而为了适应煤矿掘进技术的自动化要求，煤巷的维护将消耗更多的支护材料，工作量也随之增大。通过对运输胶带的改善，利用底带进行材料的运输，从而实现掘进输入输出技术的自动化。
4.3、安全保障监控技术的自动化
环境和机械设备是煤巷掘进安全保障的两个主要内容，利用监控设备对环境因素，如煤尘、瓦斯、震动等进行监控；而对于机械设备工作状况的监控是通过设备自身装载的传感器来进行的。
4.4、信息传输技术的自动化
对于各种煤矿掘进信息（控制指令、设备情况、环境指标等）的传输应快速、精确、及时，而矿井自然环境差，地下情况复杂，利用支持PPPoE技术的网关，通过实时环网交换机将各种信息接入工业以太环网，实现信息传输自动化。
5、结语
综上所述，首先应综合分析掘进的煤巷，从而了解掘进作业自动化控制系统的组成，确定自动化控制参数。其次要确定掘进技术自动化控制的范围。最后根据掘进自动化技术控制要求，解决自动化控制所需关键技术的创新。
参考文献:
［1］方新秋，何杰，郭敏江，张斌. 煤矿无人工作面开采技术研究［J］. 科技导报，2008(9).
【关键词】 煤矿泵房远程监控可编程控制器PLC
在当前,我国矿井使用的水泵普遍仍采用传统的排水系统,通过人工手动操作,这种排水系统总起来讲应急的能力较差,自动化程度不高,还不能做到根据水位或其它参数自动起停水泵,存在很大的安全隐患。针对现有排水系统存在的弊病,本文结合煤矿井下的实际情况,在传统排水系统控制的基础上进行改造,使水泵的自动化控制系统能够在无人值守时,自动运行和自我诊断。该控制系统主要是通过远程控制,对相关设备进行自动控制、自动检测,从而使运行设备达到最佳的工作状态,达到节约能源、降低成本、延长设备的使用寿命,提高设备的自动化水平,促进矿井的和谐发展。
1 矿井排水的意义
矿井排水的任务就是将井下涌出的矿井水,通过排水系统不断地排至地面,以保证矿井安全生产和作业人员的生命安全,否则就会影响矿井正常的生产,甚至发生淹井事故,造成生命、财务的巨大损失。因此说矿井排水系统是必不可少的主要生产系统之一。
2 矿井排水的特点
由于矿井涌水的复杂性和危险性,以及矿井结构布置的不同,故对矿井排水及排水泵房的要求比一般机电硐室的要求严格,对排水设备的可靠性能要求更高,,必须保证及时排除矿井涌水。因为矿井涌水在井下流动的过程中,混入和溶解了许多矿物质,含有一定数量的煤炭颗粒、流沙等杂志,所以要求排水水泵要具有较强的抗腐蚀性和耐磨性;此外,由于排水系统安装在硐室内,硐室空间比地面空间小,安装和维修都不方便,为了保证矿井的安全,矿井水泵房要求安装使用、备用、待修的水泵台数较多;再者,矿井排水设备的耗电量很大,一般会占到全矿井总耗电量的25%—35%,有的矿井占到40%,个别矿井会更多。
3 矿井排水泵房自动化控制的重要性
(1)矿井排水泵房自动化控制系统能根据水泵的水位起动或停止运行的水泵,这样就能有效提高水泵的利用率,从而降低水泵的运行成本。
(2)矿井排水泵房自动化控制系统可以在无人值守的情况下,自动运行、自我诊断,这样就可以减少水泵的维护人员,减少维护人员的工资总额,这样就可以增加设备的检修队伍的力量,提高设备的维护质量,从而减少事故的发生几率,提高运行设备的使用率。
(3)矿井排水泵房自动化控制系统可以减少设备的故障率,从而保证矿井的安全生产,并能有效的改善井下的工作环境,提高劳动的生产率。
(4)矿井排水泵房自动化控制系统能有效的保护水泵电机等设备的正常运转。可以延长水泵电机等设备的使用寿命,从而减少发生事故的停机的时间,提高排水系统的排水能力。
(5)矿井排水泵房自动化控制系统能有效调整水泵停机、开机的时间,这样就能有效的避免电力负荷高峰期的出现,从而做到削峰填谷,这样就能节约大量的电费开支。
4 矿井排水泵房自动化控制系统的组成
矿井排水泵房自动化控制系统适用于煤矿井下排水设施的集中监控,能有效实现对水泵机组及其附属设备的自动控制和综合保护,通过控制网络实现多水平排水系统的联合控制,并能结合先进的控制思想合理调度设备运行,提高排水效率。泵房的自动化控制系统主要由地面监控主机、就地控制箱、测量传感器等组成,可以实现数据的自动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障记录报警和通讯接口等功能。该系统还可以通过检测水仓水位和其它性能参数,控制水泵轮流工作与适时启动备用泵,合理调度水泵运行。系统能通过上位机显示屏以图形、图像、数据、文字等方式,直观、形象、实时地反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、轴承温度、排水管流量等参数,并通过通讯模块、光纤与地面监测监控主机实现数据交换。
5 矿井排水泵房自动化控制系统功能及特点
(1)PLC控制程序采用模块化结构,系统可按程序模块分段调试,分段运行。该程序结构具有清晰、简捷、易懂,便于模拟调试等特点。
(2)矿井排水泵房自动化控制系统具有监测功能。能有效实现对水仓水位、水泵轴温、电机轴温、电机定子温度、压力、负压、流量、电机电压、电流、功率、水泵运行效率等参数的实时监测。
(3)矿井排水泵房自动化控制系统能自动检测水位信号,计算单位时间内不同水位段水位的上升速率,从而判断矿井的涌水量,自动投入和退出水泵运行台数,合理地调度水泵运行。
(4)在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况,实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数,超限报警,故障画面自动弹出,故障点自动闪烁。具有故障记录,历史数据查询等功能。
(5)矿井排水泵房自动化控制系统控制具有灵活多样的控制方式。主要有就地控制、井下集控、远程集控和全自动控制等组成。就地控制为操作员通过就地箱上的按钮及指示灯完成对执行机构的直接控制,主要用于设备检修维护;井下集控是操作员通过触摸屏实现对水泵的半自动控制,控制命令由触摸屏下发至PLC,后者完成整个控制过程;远程集控是操作员在地面远程控制终端,通过鼠标电机控制控件,实现对于井下水泵机组的远程控制;全自动控制是用户无需操作,PLC根据水仓水位等参控信息合理调度水泵机组,完成排水。
6 结语
总之,煤矿排水泵房的自动化控制系统能较好的实现矿井泵房的无人值守,使排水系统能够根据水仓水位、峰谷电价时段等因素,在无人干涉的情况下自我诊断,提高了矿井生产的安全性和自动化程度,降低了运行成本,延长了设备使用寿命等,具有较好的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]王华,王言堂,刘猛.矿井中央水泵房自动化排水系统的设计[J].煤矿机电,2010(5).
[2]熊树.矿井中央泵房自动控制系统[J].工矿自动化,2005(1).
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