煤矿自动化控制精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇煤矿自动化控制范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：自动化控制；煤矿；通风；

一、基于IP协议的控制系统在煤矿通风中的应用

1.1系统主要功能

一是现场手动操控功能，即可以不经过分站控制器，完全通过人工操控系统外部硬件，实现风机的启动、暂停和停止；二是半自动操控功能，即人工现场操控远程系统的主分站，有针对性的选择风机的启动、暂停和停止；三是自控功能，即系统通过现场采集对风机的状态信息实施分站，以决定风机的自动化控制启动、暂停、停止，达到矿井生产的需求；四是“三遥”功能，即遥测和遥信以及遥控功能。遥测功能主要是对现场通风系统风机的风量、风压和瓦斯浓度以及电机的速度、温度、电压、电流和功率等数值进程远程测量，并传递给系统主机，遥信功能则是远程采集风机、风门和电机现场开关的状态量，并传递给系统主机；遥控功能则是负责实施远方系统主机的操控命令；五是数据显示功能，即能对监测到的远方和本地的信号数据实时显示；六是故障记忆功能，即故障自动发生之后自动记录故障发生的相关数据信息；七是自动报警功能，即只要系统监测值超过预设的极限值，不管是在远方还是本地系统都能自动报警；八是冗余功能，即在系统局部出现故障之后，尽可能的维护整个系统安全有效的工作；九是拓展功能，即能在需要增加监控分站时，确保能随时与系统相连接。

1.2煤矿通风系统实现自动化控制的运转

应用这一系统之后的煤矿自动化控制通风系统主要由地面集控中心和工业以太环形网络与监控及信息集成分站三部分构成。主站借助以太网实现系统分站数据的实时交换，自动化控制系统分站则负责接收和执行系统主站的指令。

二、通风变频自动化控制系统在煤矿通风中的应用分析

2.1实现煤矿通风系统变频自动化控制的基本前提和原理

实现煤矿通风系统变频自动化控制，必须基于改造原有设备的前提之下。其原理是：将原控制柜与变频控制柜相并联，借助变频器操控风机，以实现变频与工频双回路操作系统的控制，并采取“一拖二”、“一用一备”的操作系统方式用于操控主通风机，最终实现变频与工频之间的自动切换。该系统主要是运用2台自动化控制的变频器，并分别由一台自动化控制的变频器操控，再将原有的风门控制阀箱撤销，可编程系统控制器由变频自动化控制系统控制柜直接操控，达到煤矿通风的需要。

2.2煤矿通风系统变频自动化控制的改造技术

煤矿通风系统变频自动化控制的改造，首先应将监视并控制分布式集控系统和远程通信系统的接口联网，达到远程监视与控制的目的，并能在微机监控上实现启动和监控主通风机的任意一台电机及运行实况；其次，在改造过程中，应在自动化控制的变频柜上设置能自动和手动的两种风量调控方式，并能在电机风量自动调节的情况下，能根据指定风量，实现自动化控制的调控变频器，并输出变频器运行的频率，实现频率与风量的自动化控制闭环操控；最后，经改造的煤矿通风系统，既要具备过流、过压、电源缺、过载和欠压的声光报警功能，又要实现自动性的保护功能以及频率的显示、运行状态的指示和电源显示的功能，更能在故障发生第一时间自动发出报警信号以及各种参数在各控制系统内得到即时显示的功能。

2.3煤矿通风系统变频自动化控制改造效果

煤矿通风系统的变频自动化控制改造，其效果主要有：一是实现原工频和变频相互闭锁的控制，借助PIE变频控制技术进行全程控制，控制通风机的方式主要有自动、微机和就地控制方式，但大都选用自动化控制的方式运行，这样变频器一旦出现故障就能立即切换至主通风机；二是通风机实现柔性启动，能从0～50Hz就系统电网进行适时、合理的调整，在减少机械之间相互掌机的同时降低电动机的运转温度和噪音，进而延长电动机的使用年限；三是具有较好的节电效果，节电率高达37%，这些节约的电费为企业实现经济效益最大化的同时也保证了煤矿安全高效的生产。

三、煤矿自动化控制的发展方向

3.1煤矿自动化控制实现由过程控制系统到现场信息集成的发展方向

自动化控制技术的高速发展为完成过程控制系统的自动化控制奠定了坚实的基础，高度的现场信息集成是实现过程控制中集控远控的基本要求。以往的过程控制自动化控制系统虽然可以满足现场设备的自动化控制控制的需求，但是却不能够为远程的监控提供充足的现场设备的各类信息，也就是说，传统的过程控制自动化控制系统远程监测现场设备的能力相对较弱。智能化仪表、工业以太网与现场总线等技术的不断发展成为了实现过程控制系统的现场信息高度集成的有力基础。过程控制自动化控制的思路就是以各类设备自动化控制为基础，实现煤矿安全生产的自动化控制、信息化、网络化、数字化、机械化，并且形成远程、本地、移动、固定的立体性数字信息的网络管理系统。

3.2建立基于企业级的中央集控的系统是煤矿自动化控制控制的必然趋势

在矿井一级的自动化控制集中过程控制中心引进高新的矿下采煤操作的过程控制系统，建设高效和先进的自动化控制过程控制系统，使用最新的自动化控制采煤机器和工业以太网等先进技术，并且以建设煤矿集中控制中心为基础，实现了在企业的集控中心来完成对煤矿设备的远程监测、远程控制以及远程管理。在集中控制中心使用统一的、标准的组态软件实施编程，在地面上进行各种设备或系统的现场参数化，并且经过地面的支援中心实施远程诊断，然后下达故障指令以及通知矿井工作人员及时进行处理和维护，实现集中统一企业的各类资源。

3.3未来的企业级远程集中控制中心主要功能

a） 通过快速的通讯输送网和高效的自动管理网，实现了远程在线监测、控制和操作对企业所有煤矿的采煤、挖掘、运送、提升等各类系统的全部生产过程；

b）利用中心集控的软件，监测矿井内部各种设备的运行状况，远程诊断而且对煤矿设备参数进行适宜调整，做出设备的检查、维护等计划，再依据设备或系统的不同故障类型下达不同的维修指令，通知煤矿人员迅速处理现场问题；

c） 在企业的集控中心内建立成企业级数据库，利用煤矿生产执行系统，综合分析生产各环节的数据，优化煤矿生产过程，合理安排关键设备的检修时间。在集控中，实施煤矿生产计划的安排、下达、检测和反馈，达到对各种设备、备件、备品的优化调度和合理配置的目标。

四、结语

总之，将自动化控制技术在煤矿通风中的应用具有十分重要的意义。但也是一份十分系统、复杂的工作。为确实提高煤矿通风系统的自动化控制水平，我们在注重提升专业技能的同时还应坚持节能环保、以人为本的基本原则，确保煤矿安全、有效、高效地运行。

参考文献：

[1]尤德玲，王磊。 基于CDT通信规约的煤矿供电自动化控制分站[J]。 煤矿机械，2012，（10）。

[2]王水林，孟凡平。 煤矿井下排水自动化控制系统研究[J]。 煤矿机械，2012，（10）。

[3]张昊。 城郊煤矿综采工作面自动化控制监控系统[J]。 煤炭科技，2012，（3）。

篇(2)

关键词 煤矿井下；中央泵房；自动化控制

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

[1]张广龙，史丽萍.矿井中央水泵房综合自动化系统的设计模式[J].煤矿机电，2005(4).

[2]赵孟，朱文军，韩小庆.浅谈矿井排水自动化监控系统的应用[J].山东煤炭科技，2010(5).

[3]吴同性.基于PLC及以太环网平台的井下中央泵房自动化系统设计[J].煤炭技术，2010(5).

[4]宋其成，张建鹏.中央泵房远程自动化控制的研究与应用[J].煤矿现代化，2009(A01).

[5]李剑峰.煤矿水处理设备微机自动化控制系统[J].煤矿机械，2007(12).

[6]米迎春.中央泵房水位显示与自动报警装置的设计应用[J].中州煤炭，2009(7).

篇(3)

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。

篇(4)

关键词：煤矿；自动化技术；电气自动化；控制系统；优化设计

1煤矿井下电气自动化控制系统的应用

1.1在采煤机中的应用

采煤机是煤矿开采过程中最为关键的机械设备之一，其安全性直接影响着整个采煤工作，因此，一般来说对采煤机工作人员的要求比其他设备高。目前来说，采煤机本身构造较为复杂，再加上其所处工作环境并不理想，一旦出现问题，则会影响到整条生产线。尽管目前高新技术的应用提升了煤矿开采的效率，但也带来了一些前所未有的潜在危险。电气自动化控制系统的引入，不仅可以及时监测采煤机在采煤过程中的状态，还可以解决一些隐患问题，从而消除一系列安全隐患，在保障安全的前提下提高产率[1]。采煤机电气自动化控制系统框图如图1所示。

1.2在矿井提升机中的应用

作为煤矿开采过程中一种关键的设备，矿井提升机一般来说工作环境较为复杂，也极易出现故障。电气自动化控制系统的引入，有效解决了这一大难题，使得矿井提升机的工作效率大大提升，并且极大地减少了耗电量，提升了煤矿企业的经济效益。

1.3在皮带输送机中的应用

皮带输送机在煤矿开采的过程中极为常见，但这种设备存在较大的弊端，即高电压、高功率，因此煤矿开采过程中经常出现因供电不足而导致皮带输送机工作不稳定的情况，严重时则会产生不可逆转的后果。因此，煤矿企业应当合理引入电气自动化控制系统，对电压和功率进行实时监控（见图2），尽可能排除对皮带输送机影响较大的一些因素。只有这样，才能及时发现、解决皮带输送机所出现的问题，有效提升皮带输送机运行的效率。

1.4在流体负荷设备中的应用

煤矿开采作业中所用的流体负荷设备一般包括风机、压机泵等。电气自动化控制系统的引入，使得工作人员对流体负荷设备的操控更加灵活，不仅可以保障设备处于正常工作状态，还可以大大降低煤矿开采过程中的能耗。

1.5在井下环境监控中的应用

以往开采工作中对井下环境的监控一般是工作人员定时使用设备进行人工监控，不能实时监测，很有可能造成一系列的安全事故，例如在第一次与第二次监控的间隔期，瓦斯浓度超标，发生爆炸，这不但给企业造成一定的经济损失，而且难以保障工作人员的安全。假如引入电气自动化控制系统，工作人员就可以进行实时监测，并对超过一定标准的参数进行报警，从而消除安全隐患，保障人员的生命安全。

2煤矿井下电气自动化控制系统的优化

2.1选型的优化

当前来说，电气自动化控制系统根据其应用性能的不同有着许多种类，因此，煤矿企业应当根据具体情况来进行选型。a)应当对煤矿井下系统构造有一定的了解。各个矿井所处的环境是不同的，因此煤矿企业应当根据自身具体环境来选择合适的电气设备型号和自动化系统。比如中国目前主流的西门子PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）系统，可根据具体需求分为很多种；再比如在环境较为复杂的矿井中，煤矿企业应当采用一些中型电气自动化控制设备，如SIEMENS-S7-300等。b)应当明确所采用的I/O点的种类。根据煤矿作业过程中设备所要求系统的复杂程度及具体需求，确定I/O点的种类和数量，确定好之后，以此为前提来确定具体的设备情况，再根据数量来确定软件和硬件的数量，避免设备被浪费，从而避免对电气自动化控制系统造成不利影响。c)编程工具的选择。中国煤矿企业当下所使用的编程工具众多，主要有手持型编程、图形编程和软件控制编程等几种类别[2]。这几种类别中手持型编程最为简单，这种编程类别由于其自身的预设程序是有限的，应用范围较窄，而且效率也比较低，通常需要人工控制，只可以满足小型设备的要求。图形编程相对于手持型编程来说更为直观，其采用的是简洁明了的梯形图，所以经常被应用于中型设备中。大型设备的控制程序一般采用的是软件控制编程，这种方式对使用者来说最为高效，但开发投资成本较高，并且软件开发难度较大。

2.2软件的优化

软件是电气自动化控制系统的关键部分，它的优化直接决定了电气自动化控制系统的工作效果。通常，煤矿企业应当根据硬件对软件进行同步优化。a)结构方面的优化。PLC系统的开发一般分为模组开发和程序开发，应当根据实际生产情况对PLC系统进行实时调整，从而选择最优方案。(a)可以根据不同的任务需求将PLC系统划分为多个模块，对每一个模块进行针对性调整，然后再将其叠加形成完整的程序控制；(b)需要结合煤矿生产线的具体运行情况对电气自动化控制系统进行实时调整，从而有效提高煤矿生产效率，使得设备运行稳定。b)对程序开发的过程进行优化。应当把I/O节点的优化放在关键位置，分配节点时应当根据矿井中生产线的具体情况进行合理调整，这样不仅可以集中对单个节点进行控制，还有利于后期设备维护工作的进行[3]。

2.3硬件的优化

硬件方面的优化是煤矿生产中PLC系统优化的核心内容，硬件的结构组成是保障PLC系统安全稳定运行的基础。所以企业应当将电气自动化控制系统的硬件优化放在首位。a)应当对输入电路进行合理优化。一般来说，煤矿企业应该将使用的电气自动化控制系统的输入电压设置为80～240V，以此来扩大电气设备的适用范围，以及保障电气设备可以稳定地运行。此外，煤矿企业还应当对输入装置中的脉冲干扰进行屏蔽，一般通过电源净化等方式来实现。b)应当对输出电路进行合理优化。应当根据煤矿井下生产线的具体情况，对晶体管进行灵活应用，从而对电路进行输出控制，提高其反应灵敏度。例如煤矿井下压力泵机房的PLC系统，若其输出频率在6min/次以上，煤矿企业应当增加继电器来辅助其输出，这样才能有效保护电路系统。再者，如果PLC系统的输出设备敏感度较高，一旦断电，就有可能使得芯片结构损坏。对此，可以增加续流二极管辅助调控，尽可能保护芯片。c)应当对抗干扰设备进行优化。由于煤矿开采所处的环境比较恶劣，煤矿井下电气自动化控制系统应当对外界的干扰具有一定的抵御能力，这也是煤矿企业优化管理的一大重点[4]。

3结语

随着科学技术的飞速发展，电气自动化控制系统在煤矿开采过程中的应用越来越广，大大地提升了煤矿开采的效率，提高了开采质量。但目前采煤作业方面电气自动化控制系统存在一些软硬件等方面的问题还没有得到解决。因此，煤矿企业应当针对当前问题，增加对技术及设备等方面的投入，不断对电气自动化控制系统进行优化改进，从而满足当下煤矿生产的需求，进一步在提升煤矿企业经济效益的前提下保障作业人员的生命安全。

参考文献：

［1］张海将.煤矿井下电气设备自动化控制的应用与优化［J］.电子技术与软件工程，2019(15)：105-106.

［2］李志庆.刍议煤矿井下电气设备自动化控制应用与优化［J］.当代化工研究，2019(4)：79-80.

［3］毛艳青.煤矿电气自动化控制系统设计［J］.机械研究与应用，2019，32(6)：157-158.

篇(5)

关键词：综采工作面；自动控制

视频监视在社会不断发展过程中科学技术也在不断发展，采煤自动化技术的应用也逐渐深入。煤矿开采技术虽然发展快速，但是总体上仍处于较为低下的应用状况，只有积极制定完善的应对措施，才能从根本上提高应用工作水平。文章主要以山西中新甘庄煤业有限责任公司为例进行分析。

1煤矿开采状况分析

山西中新甘庄煤业有限责任公司的设计生产能力为4.0Mt/a，矿井分布设置了3个井筒，依次为主井、副井、回风立井。矿井投产盘区的结构简洁，煤层状况较为稳定，顶板底板较好，主要的采煤方式为长壁综合机械化一次采全高。首采工作面长度为260m，推进方向大约为3800m；煤层的厚度大约为6.8m，设计采用一次采全高综采，采高为3.2~6.2m；选择采用国产的采煤机，截深度为876mm[1]。

2综采工作面的设备选型（表1）

表略

3系统的整体设计分析

综采工作面自动化控制系统组成如图1。3.1工作面巷道监控中心工作面巷道监控中心是整个工作顺利开展的根本保证，其主要是由主控计算机、本安显示器、液压支架远程操作台、采煤机／三机操作台、交换机等设备构成，能够实现对液压支架远程控制，同时，还能对采煤机进行远程控制，工作人员还能对工作面刮板输送机、转载机、破碎机、巷道输送机和工作面泵站等部分的实际工作状况进行监督，从而能够提高工作质量[2]。3.2采煤机的监控系统工作面巷道监控中心的主要配置为本安型操作台，工作人员可以依据采煤机主机系统以及工作视频监控系统的工作状况，实现对采煤机的远程控制。通常来说，采煤机采用的是CAN或RS485接口，能够为综采自动化系统提供相应的接口协议，从而实现对相关数据的接收、传输，同时，还能实现和主机的双向通信。工作人员能够在巷道和地面监控中心对采煤机进行远程监控，能够使得地面工作人员及时地掌握采煤机的运行状况、运动方向、采高、运行速度、运行位置等；另外，还可以在储存器储存一些人工截割的数据，能够使得采煤机依据相关数据进行自动切割；在实际工作开展中，电液控制系统能够通过对红外线传感器明确采煤机具体的位置信息，通过主机处理以后，能够自动发送支架控制器、在采煤机前面自动收护帮板、在采煤机后面自动移架、推溜等指令，从而保证相关工作的顺利开展。3.3泵站控制系统分析泵站控制系统主要是由泵生产商家提供，其主要由输入模块、控制中心、输出控制模块构成，具体的泵站系统控制如图2。井下控制中心主要采用太网通信接口与泵站控制系统实现通信，使得工作人员能够对泵站的单、多台泵的启动停止进行控制，从而完成对泵站工作数据的采集。3.4液压支架控制系统液压支架电液控制系统主要采用的是SAC型号的液压支架电液控制系统。工作人员在立柱上安装压力传感器以及在采煤机上安装红外线发射装置、液压支架推移千斤顶内部安装行程传感器，能够实现对顶板压力的有效监测，液压支架能够随着采煤机进行自动操作。液压支架控制系统采用双线CAN接口，能够满足综采自动化系统的介入需求，能够实现对支架、邻架、隔架手动操作过程、邻架自动化操作过程、成组自动功能、跟机自动控制过程、闭锁及紧急停止功能、故障显示及报警功能、自动补压功能、带压移架等信息快速传输到井下监控中心，保证相关工作的开展的有效性[3]。3.5三机及巷道输送机控制系统选择采用KTC101设备作为三机以及巷道输送机的控制设备，采用RS485通信接口以及ModbusRTU通信协议，实现在工作面对三机的集中自动化控制。3.6视频监视系统工作面的视频监控系统主要包括安全摄像仪、安全显示器、安全操作台等，6台支架配备2台安全摄像仪，将其安装在支架的顶梁上面，并且两台安全摄像仪的作用也各不相同，一台和工作面平行另一台和工作面垂直，两者进行拍摄，然后，在通过对以太网网络的应用，将摄像仪所拍摄的数据视频传输到视频监控显示器上；工作面巷道监控中心设置相应的视频显示器，能够显示视频，视频监视系统通过获取一定的权限能够获取采煤机的运行方向以及具置，并且还能实现视频的自动切换。3.7网络传输工作面的以太网主要是由本质安全型综采综合接入器、本质安全型光电转换器、本质安全型交换机、矿用隔爆兼本质安全型稳压电源、铠装连接器、矿用光缆等部分构成，通过安全型综合接入器进行连接。

4系统功能分析

系统能够实现巷道监控中心对工作面设备的统一控制，还能有效地提高传输速度，能够及时有效地对各个环节的工作进行监控。在系统运行过程中，如果系统出现故障，其子系统能够单独运行，保证相关工作的顺利开展。

5系统的应用成果分析

综采系统应用以后，各个部门的工作人员数量明显降低，有效地降低了煤矿的开采成本。例如：采煤机操作员由原来的三个人减少到一个人，支架工由原来的五个人减少到一人，胶带机操作员由原来的四个人减少到二人等，总体工作人员只是原来各岗位工作人员的二分之一。另外，还能使得煤矿采煤的整体自动化水平有了质的飞跃，实现对设备的远程控制，有效地提高了工作水平以及工作效率。同时，由工作人员能够对整个工作环节进行监控，能够有效避免煤矿开采工作中事故的出现，能够对其中存在的问题进行处理，保证各项工作开展的有效性，不仅提高了工作质量，而且还能保证煤矿采煤工作的安全性，保证煤矿经济效益最大化[4]。

6总结

积极对综采工作面自动化控制系统的应用进行研究分析，能够提高工作效率以及工作质量，还能保证煤矿生产的安全性。在系统设计过程中，应该从实际状况出发，对各个设计环节进行控制，才能保证系统设计的合理性，保证相关工作的有效性。另外，综采工作面自动化控制系统的应用，还能提高煤矿采集工作的自动化水平，推动相关工作的持续发展。

【参考文献】

［1］杨德龙.综采工作面自动化控制系统在煤矿的应用[J].山东工业技术,2015,(11):77.

［2］韩扬.综采工作面自动化控制系统应用研究[J].地球,2015,(2):64-64.

［3］梁海权,黄金福,刘明华等.综采工作面自动化控制系统在苍村煤矿的应用[J].机电工程技术,2015,(9):91-93.

篇(6)

关键词：变电系统；监控；煤矿；设计应用

中图分类号：TD63

1 引言

现代变电所遥视技术，它融合了网络视频和数据采集两大主要功能，集遥视系统、安全保卫系统、消防系统、环境监测系统和动力监测系统五大功能子系统于一身，构建多级监控网络系统构架，各级用户都能实时、直接地了解和掌握下属变电站（亭）的情况。一旦某处发生安全或设备数据的报警，系统可对发生的情况及时作出反应，并通过系统中的调度视频会议功能，及时进行可视化调度处理。这就摆脱了传统系统相互独立、各自应用的非智能化模式，实现了多层次、立体化的安防自动化控制系统。因此，它对煤矿变电系统自动化控制非常适用。

2 设计原则

遥视系统的设计原则：建立以变电所为对象，以监控中心实施监视和控制，服务于各级主要生产管理部门的多级视频图像监控网络，并辅以适当的警戒功能，全面实现“五遥”，为实现真正的无人值守创造条件。在满足安全生产需要的前提下，保证系统的稳定性和可靠性，并节省投资，系统发挥较好的作用与效益。1）先进性。采用先进的视频压缩格式：MPEG4格式作为压缩视频流，在保证图像质量的前提下，带宽占用减小。在图像帧格式352×288，色彩24位彩色，帧速率25帧/s下，占用带宽平均为400kbit/s。在图像帧格式704×576，色彩24位彩色，帧速率25帧/s下，占用带宽平均为1200 kbit/s，且图像延时小于0.5s。先进的音频压缩格式：采用PCM/GSM或专用语音压缩算法压缩音频流，平均占用带宽为8kbit/s。2）可靠性。硬件：系统采用高性能的工业级设备，保证7×24小时不间断运行。软件：监控操作采用Windows操作系统，具有良好的稳定性。监控图像上通过软件叠加时间和地点防止非法篡改录像资料。供电：图像监控设备由UPS供电，在电压波动的情况下仍能够提供稳定的交流电压。用户管理用户等级管理和密码管理相结合，不同的操作人员具有不同的权限，禁止越权操作。操作有记录，系统过滤错误操作。系统自检测与自恢复：前端系统可以启动自运行，无需现场人员维护。系统通过多种方式监视所有工作站和编码站的运行，并在发生故障时及时报警与恢复，保证不间断运行。守护进程自动监视图像编码站的运行状态，并在故障时自动恢复。用户也可在监控中心通过图像工作站重新启动图像编码站，或者通过远程控制软件进行远程维护。系统故障可按照变电所单个“摄像机、变电站、监控中心”三级进行屏蔽，局部故障不影响整个系统。视频监视系统也是如此。

3 系统整体布局

根据需要可利用现有传输网络，构建一能够实现多级管理的树型网络结构的视频调度系统。涉及井上下、变电站所多级网络结构视频调度系统，集视频监控、视频指挥调度、视频会议等多功能于一体，并辅以适当的警戒功能实现“五遥”。具体方案：多级视频监控，实现对变电所和运行重点区域的实时统一监控，使企业各级管理都可实现对自己所辖变电所的实时监控。各监控点的现场图像和现场环境监控，并产生告警联动。监控范围除了设备监控、运行状况监控、安防监控，还可扩展到对人员工作情况的监控。该多级监控系统，不仅实现对口监控，还可根据具置，实现外委的监控，横向的监控。视频调度，矿中心-35KV变电所-变电站监控调度室，按照隶属关系可进行视频调度、视频会议。多客户端浏览，调度中心以外的监管机构可依据权限登录系统，浏览各变电所、运行中心的运行状况。系统最大支持40个客户端同时访问一路摄像机的监控镜头，而不影响网络运行情况。它是一个基于客户机/服务器模型的系统，同时支持B/S构架，即浏览器直接浏览监视，整个系统主要由视频采集端、监控服务器端、客户端以及传输网络等组成，可实现视频存储、视频回放、摄像头遥控、报警检测、远程检索播放等功能。监控服务器对视频采集端提供的数据进行处理。同时，客户端有选择性地加入组播组并经过身份验证，可以访问监控服务器，查询监控视频资源，系统中的客户端可以随时加人或退出网络，整个系统的规模可以动态改变，具有很强的适应性。

1）系统构成（见图1）。2）主要技术参数。①网络系统。前端采集设备与网络相连，经过数字压缩后，经本地网络交换机，传送到电力信息网上，其上的用户可实现远程实时监控。本设计方案在某些地点应用，配合本地局域网使用带组播管理功能的快速以太网网络交换机，很好的适应了大容量的信息传输及发送。②视频系统。视频传输所需的网络带宽8k～4Mbps可调，视频帧率最高可达25帧/s（PAL制视频）。系统支持视频移动侦测功能，图像变化率可根据实际情况设置，以保证移动侦测报警的准确性。系统支持Pelco-P和Canon等协议的云台控制解码器和球机，可根据需要选配。

4 系统运行维护与安全运行的作用

平时检查设备的散热和制冷附件。查连接处的松动、锈蚀问题。摄像机防护罩定时清洗，防止灰尘阻碍设备运行及影响清晰度。定期检查连接处是否紧固，接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，发现问题及时处理。雷雨季节前要作防雷检查。电力遥视设备标志规范化。遥视系统设备的文件资料应完整齐全。加强电力系统的安全性管理，保障煤矿安全生产秩序的持续进行。该遥视系统，具有智能化、整合化、全功能、网络化的系统结构，可使变电所的安全监控管理提高到一个新的水平。它实现了无人监控、少人值班，大大提高了变电所的自动化水平和安全可靠性，减轻了运行人员的工作负担，有效保证了无人值守变电所的安全运行。遥视系统还可以使调度人员实现对变电所的远程正常巡视及运行环境的远程监控，保证了遥控操作的安全性。同时，又可以辅助进行事故处理，并对设备检修过程进行监控。

5 结束语

遥视系统在煤矿变电系统中的使用，可解决无人值班的问题，根据其实时监视功能和数据采集SCADA系统结合使用，增强了对现场事故处理的指挥功能；平时也加强了安全管理功能。安全监察人员可通过远程监视现场操作执行安规的规范性，并可以实时给予指导；系统实现了远程实时抄表。

篇(7)

有【【【关键词】煤矿 电气自动化 控制系统 创新设计

1 单片机电气自动化控制系统在煤矿生产中的应用

在煤矿生产中引入电气自动化控制系统，不仅能确保煤矿开采工作顺利进行，还可以节省经济支出，实现煤矿企业最大化经济效益。电气自动化控制系统的核心是单片机，不同生产环境下，单片机的选择原则和方式都应该有所不同。相关技术人员应该根据煤矿开采和生产的实际环境，对其进行全面、深入的勘察与分析，这是确保单片机在煤矿生产设备中正常工作的关键环节。其次应该做好单片机使用过程中防水、防漏电工作。目前在我国大多数煤矿生产中，往往采用 PLC 单片机，不仅做到很好的防水保护，还可以在出现漏电现象时，自动采取很好的应对措施，确保系统运行的稳定性。同时PLC 单片机还具有工作效率高、耗能少、抗干扰强等优点，所以在煤矿生产中得到了广泛的应用。单片机在煤矿生产中主要是对系统设备进行实时保护，通过检测电信号，将其转换为电压信号，并经过内部系统对所检测出的信号进行一定程度的放大，以此转换为可供使用的电压信号，然后传送至CPU，通过计算机将信息显示出来。

2 煤矿电气自动化控制系统设计的创新与优化

2.1 创新设备选型

目前市场上有较多品牌的 PLC 产品，其品牌不同所使用到的方案也存在明显的差别，对应煤矿电气自动化控制系统的工作性能也不尽相同。详细分析如下：

（1）分析系统规模。在 PLC 设备选型前，需要对自身系统的规模进行深入分析，尽可能缩小设备选择的范围。若仅仅要求 PLC 设备实现对瓦斯浓度的检测，可以选择一般微型设备。如果要求水泵机房可以根据变化的水位进行工作方式和状态的更改，这就给 PLC 设备在逻辑和闭环上控制提出了更高的要求，因此必须选择中等的 PLC设备。若想对矿井中生产人员进行实时监测。首先要对井下通信和控制进行监测，中等和微型设备是不能满足其监控要求的，只能选择大型的 PLC 设备。

（2）I/O 点类型的确定。在电气自动化控制系统设计中，应该根据预期监控对象的系统规模确定 I/O 点的数量，并将其进行类别上的划分，制定出相应的统计清单，以确保软硬件资源余量的充足，最大程度避免资源浪费的现象。对矿井自身供电情况进行分析，以确定输出端输出方式和频率，往往其输出方式是采用晶体管和继电器进行输出的。

（3）选择编程工具。在选择编程工具时，应该根据系统规模确定适合自身的编程工具，确保系统编程能快速高效的完成。针对小规模 PLC 设备编程，往往选择梯形编程方式，该方式较为简洁，在中型 PLC 编程中非常实用。对大型 PLC 设备编程而言，一般使用计算机和 PLC 软件包进行编程，但是该方式不仅会消耗大量的资金，现场调试也十分不便，一般只针对大型煤矿自动化控制系统编程。

2.2 创新硬件设计

（1）输入电路的创新。由于煤矿生产环境比较恶劣，加上我国供电存在一定的不稳定性，为确保系统运行的安全性和稳定性，需要在输入电路部分加装电源净化元件，采用 1：1 隔离变压器可以较好的通过双隔离技术，将变压器初级线圈和次级线圈屏蔽层通过初级电气中性点接大地，减小脉冲干扰作用。对 PLC 输入电源控制在 24V 直流电源，根据容量对负载进行调节，完善周边电路的防短路操作。如果由于短路或者负载，都会造成 PLC 芯片受损，造成系统无法正常运行。因此必须对输入电路进行创新，确保系统安全运行。

（2）输出电路的创新。系统输出电路设计创新，需要根据煤矿生产的实际需求，对各种指示标志、调速装置等采用晶体管进行输出，促进其响应速度的提升。在煤矿水泵机房的电气自动化控制系统中，PLC 输出频率为 6 次/min，可以采用继电器输出，其抗干扰能力与带负载能力相对较强。如果 PLC 输出带电磁线圈或者其他感性负载，为避免产生浪涌电流对 PLC 芯片造成损坏，可以在电路盘上接续二极管，使其充分吸收浪涌电流，保证 PLC 芯片。

2.3 创新软件设计

（1）软件结构创新设计。软件设计主要包括基本程序设计和模块化设计。在煤矿生产中，应该根据煤矿开采的不同程序，对程序进行适时调整，采用模块化设计对后续功能拓展有较好的作用。将煤矿电气自动化控制系统的目标分为多个子任务模块，分别对其进行编写和调试，最终将其组合成为一个完整的程序。模块化程序创新设计，提高了电气自动化控制水平，使其更符合实际的生产状况。

（2）程序设计过程的创新。若想实现程序优化设计，应该根据煤矿电气自动化控制系统的实际需求，按需分配I/O，将整个系统的 I/O 信号进行集中编制，以提升系统的维护效率。程序中定时器、计数器、继电器需要统一编号，切不可重复同一个编号，进而促进系统运行可靠性的提升。在地址分配完成后，应该详细列出 I/O 分配情况和内部继电器标志位分配表。

3 结语

在国民经济不断发展下，我国现代煤矿技术加快了发展脚步，在生产过程中使用电气自动化控制技术，大大提升了煤矿生产效率，确保了生产安全。本文主要基于 PLC电气自动化控制，对目前电气自动化控制系统存在的问题进行分析，并对系统设计进行创新和优化，这对提升系统的工作效率、实现安全生产、促进煤矿企业健康发展具有深远的意义。在创新过程中，应该根据煤矿生产的实际需求，结合整个电路自身特点和工作环境，确保系统各方面指标符合相关标准与要求，实现现代化、智能化、标准化的煤矿电气自动化控制。

参考文献：

[1]王玉英，王文魁.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].电脑知识与技术，2011，32：8055-8057.

[2]刘久平.如何创新电气自动化控制系统[J].硅谷，2012，03：194+143.