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中圖分類號TD744 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）57-0147-02
1 中央泵房自動化控制系統(tǒng)概述
在本文提到的系統(tǒng)1650中央泵房中，共有5臺D280－65×5水泵，配用電機功率400kW、電壓6kV；聯絡閥門共15臺；水倉分為外倉、內倉；排水管路Ф325鋼管3趟；采用真空泵和水射流進行抽真空，且互為備用；日平均涌水量720m3左右。將主排水泵作為井下排水設備，包括水泵、電機、底座、配水閥、真空泵總成、止回閥、閘閥、真空表、壓力表、水位計等構造。每臺水泵包括1臺電機、1個整體底座、3個閘閥、1個止回閥、1套真空泵、真空表和壓力表。
在該系統(tǒng)中，主要由PLC支持數據自動采集功能，將PLC模擬量的輸入模塊，通過傳感器功能，連續(xù)實行對水倉水位的檢測，轉換、處理水位變化信號，計算單位時間內不同水段的水位上升情況，進而判斷井下涌水量，控制排水泵的啟動與停止。利用系統(tǒng)中的水泵軸溫、電機電流、電機溫度、排水管流量等，以監(jiān)測電機、水泵的運行狀況，發(fā)揮監(jiān)控報警作用，避免水泵及電機損壞。在PLC數字量輸入模塊中，將各種信號采集到PLC中，并作為處理邏輯的依據與條件，實現對排水泵的控制。
2 煤礦井下中央泵房自動化控制的功能實現
在該系統(tǒng)中，采取礦用一般型的控制柜，配以集中操作臺實現對水泵的自動控制，在水泵房設一臺控制站。在每臺水泵旁設就地控制箱，除了就地實現每套水泵及設備的開停之外，還要實行就地/集控轉換。在該系統(tǒng)中，具備現場變成、簡單易操作、可擴展輸入/輸出點數等特點，除了完成單機控制水泵功能之外，還可通過工業(yè)以太網傳輸接口模塊與設置在井下中央變電所的網絡交換機連接，由井上調度中心監(jiān)控所有排水泵等被控設備?？刂葡到y(tǒng)應具有較強的抗干擾能力，并具有漢字顯示功能，可自動漢字提示故障信號和系統(tǒng)有關信息。
2.1 操作方法
在該系統(tǒng)中，主要分為遙控操作與手動操作兩種方式，一般以遙控方式為主。一方面，遙控方式。通過地面控制器的遠程設備控制，監(jiān)控各個設備的運行狀態(tài)以及運行參數變化等。根據實際液位的高低、上水等狀況，再加上峰谷電價的因素影響等，自動啟動、停止水泵，實現水泵和閥門之間的聯鎖啟停，檢測各個設備的運行狀態(tài)，如果發(fā)生故障則可自動停機并提示報警，實現無人值守功能；另一方面，手動方式。根據水倉中的水位情況，確定需要開啟的水泵臺數，可由操作人員在觸摸屏中手動操作水泵，并作為故障檢修的主要方式。
2.2 液位控制
利用液位傳感器，實時監(jiān)控煤礦井下水池液位。在高液位狀態(tài)下，無論是否峰谷電價時段，都可以根據自動輪換原則，啟動水泵。如果液位持續(xù)升高，則啟動多臺水泵；在低液位狀態(tài)下，可無條件將所有泵停止。在水倉水位的保護裝置中，分別設置獨立液位計，作為備用，并在水倉壁中設置水位刻度尺，實時監(jiān)測。
在該系統(tǒng)中，選用超聲波液位傳感器，它具有高精度、非接觸式、非機械型、維護方便、安裝容易、標定簡單等許多優(yōu)點。當水位達到水位2時，若處于低計費時段，可以立即啟動，若處于高計費段，則暫緩啟動。當水位繼續(xù)上升至水位3時，則不論電網如何，必須啟動水泵。若水位繼續(xù)上升至水位4時，則表明一臺水泵的排水量已不足于排除礦井出水，必須啟動第二臺水泵，兩臺水泵一齊排水，以礦井的最大排水能力來排除礦井出水。不論投入幾臺泵，水位必須下降到水位1方可停泵。上述水位1至水位4均由超聲液位計將模擬信號送入PLC，由PLC通過軟件標定。分時計費亦由PLC通過軟件標定。
2.3 通訊功能
在該系統(tǒng)中，配備以太網通訊模塊及光纖以太網交換機等設備，可利用光纜記錄中央泵房中的水泵機組運行狀況、參數、現場視頻、故障信息等，并上傳至地面控制室，再由地面控制室將信息公布到煤礦局域網中。管理人員經過授權后，可在IE瀏覽器中登錄，又可通過任何一臺計算機連接局域網，進入到用戶界面，查看相關信息，包括井下排水系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運行數據、現場視頻、故障信息等，進而全面掌握現場運行狀況。另外，根據不同的授權等級，高級用戶還可遠程控制，實現無人值守，確保系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。
2.4 水泵設置
每臺水泵設置遠控、自動、手動和檢修四種工作方式，工作方式可直接在本機上設定或由地面主機設定。當水位達到高位或不在高位而處在用電低谷時間內，將自動啟動運行泵，當達到低位或不在高位而處在用電高峰時間內時自動停泵。當水位達到上限水位時，自動啟動“運行泵”及“備用泵”，直到水位低于高位時停止“備用泵”只運行“運行泵”， 當達到低位或不在高位而處在用電高峰時間內時自動停泵。
2.5 峰谷電價控制
在該系統(tǒng)運行過程中，根據電網負荷以及供電部門的平段、峰段、谷段等時間段控制，在水位不高的狀況下，盡量做到“削峰填谷”，合理設定開水泵與停水泵時間，合理應用電網信息，提高煤礦電網的運行質量。如果射流抽真空控制水泵的葉輪完全淹沒在水中，那么泵體內就會產生一定的真空度，滿足正常排水需要。否則，真空度不足，泵內仍存有空氣，那么可能出現各種故障。在該系統(tǒng)中，采取真空泵抽真空的方式，滿足系統(tǒng)運行需要。
3 煤礦井下中央泵房自動化控制的工作環(huán)節(jié)
在煤礦井下的中央泵房自動化控制中，主要分為幾大工作環(huán)節(jié)，具體分析如下：
1）自動注水
只有當葉輪完全淹沒在水中，水泵中才能保持一定的真空度，確保正常排水。如果真空度不足，那么泵內就會產生空氣，產生轉動部件被燒壞或者不上水問題。因此，在設備啟動之前，進行自動注水，是水泵工作的基礎環(huán)節(jié)。在本方案中，采取噴射泵或者底閥抽真空，利用高精度的真空傳感器，對真空度進行監(jiān)測，其中流量與電流為真空度監(jiān)測的后備。
2）閘閥的操作
為了降低設備的啟動功率，在操作水泵規(guī)程中，要求必須在出水閘閥關閉的狀況下使用離心式水泵。在停止運行水泵時，為了減少水錘事故，應將閘閥關閉，逐漸減少流動速度，最終停車。。如果泵中已經充滿水，以1號泵為例，具體實施過程為：先啟動1號電機，將對應電動閥打開；停止后，現將電動閥關閉，然后停止1號電機的運行。
3）參數的傳輸
在操作臺的模擬屏上可模擬顯示水倉水位、水泵流量、水泵壓力及電動機、電磁閥和電動閥的各種工作狀態(tài)。所有的檢測參數及工作狀態(tài)均可由井下PLC通過傳輸網絡傳送給地面計算機，由計算機分析處理，在顯示器上模擬顯示，并做出曲線、報表，以利于地面管理人員作出正確判斷，向井下可編程控制器發(fā)出控制命令。
4）故障的保護
水泵電機容量大，耗電量高，屬一級負荷。因此，對排水設備自動控制系統(tǒng)的安全性、可靠性要求較高。本系統(tǒng)設有以下幾種保護形式：（1）流量保護。當水泵啟動后或正常運行中，如流量達不到正常值，通過流量保護裝置使本臺水泵停車，轉為啟動另一臺水泵；（2）電動機故障。PLC監(jiān)視水泵電機欠壓、過流、短路等故障，由高壓開關柜的綜合保護器提供，并參與控制；（3）電動閘閥故障。由電動機綜保監(jiān)視閘閥電機的主要保護并參與控制。
5）電動機控制
在這一環(huán)節(jié)中，是綜合自動化控制排水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，主要包括接觸器、中間繼電器和PLC。通過與前面幾個環(huán)節(jié)的配合，結合水位實際情況，決定水泵的開停。為了避免由于長期不使用備用閥而造成電機受潮或者其他故障，在緊急狀況下不能發(fā)揮效應，甚至不利于礦井安全。因此，電動機控制工作采取“輪換工作”，以便及時發(fā)現故障、及時修理，提高礦井安全。該系統(tǒng)根據開啟水泵的次數，根據一定順序開啟水泵。如果檢查到某臺設備存在故障，則該水泵退出輪換程序，其余各泵繼續(xù)按照輪換工作制運行。
總之，該套中央泵房自動化控制系統(tǒng)，已經逐漸投入使用，運行狀態(tài)較為穩(wěn)定，便于操作，既可滿足井下排水要求，也提高了煤礦井下的自動化管理水平，實現了良好的經濟效益與社會效益，確保煤礦作業(yè)安全，具有一定的推廣價值。
參考文獻
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關鍵詞：煤礦電氣自動化；控制系統(tǒng)；機械設備選型；優(yōu)化設計
中圖分類號：TD614 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2013）-12-0217-01
引言
煤礦企業(yè)在實際的生產過程中，高安全性能、高效率的煤礦圣生產需要大量的數據資料和模型量的監(jiān)控設備來完成，例如：計算瓦斯含量，檢測實際通風情況，控制礦井水泵的開合等。而基于PCL嵌入型電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以適應復雜的工作環(huán)境，也能夠實現煤礦電氣設備的自動化監(jiān)控。但是在構建煤礦電氣自動化系統(tǒng)的過程中，如何優(yōu)化設計，如何降低煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的構建成本，如何提升監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性是煤礦企業(yè)目前面臨的主要問題。筆者針對煤礦企業(yè)電氣自動化控制系統(tǒng)中機械設備的優(yōu)化選型和結構優(yōu)化進行研究。
1.優(yōu)化煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中機械設備的選型
1.1確定煤礦電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模
按照煤礦實際規(guī)模和煤礦自動化監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模來決定PLC機械設備的選型。例如：西門子公司生產的PLC產品，假設只需要對瓦斯?jié)舛鹊臋z測過程進行控制，可選擇SIEMENSS7-200等機械設備。假設需要結合煤礦井的水位變化情況來決定水泵機房的具體工作情況，這主要包括了復雜的邏輯型控制和閉環(huán)型控制，這就需要選擇SIEMENSS7-300等機械設備；而結合礦井下的瓦斯?jié)舛群推渌麉祵鹿ぷ魅藛T進行科學化的管理，這會涉及到通信、智能化檢測和控制，這需要選擇大型的PLC產品。
1.2明確I/O點的種類
按照煤礦電氣自動化控制的具體要求和被監(jiān)控對象的復雜情況，對機械設備的I/O點的種類和數量進行詳細的統(tǒng)計，并列出清單；再通過估計系統(tǒng)的監(jiān)控內容容量來明確需要保留軟件和硬件資源的余量，同時需要充分注意不能過度浪費資源。此外，還需要按照煤礦實際供電情況來明確機械設備輸出點的具體動作頻率，進而判斷出輸出端口是采用繼電器輸出或是利用晶體管來完成輸出工作。
1.3選擇適合的軟件編程工具
從目前情況來看，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的軟件編程工具包括了手持編程工具、計算機加PLC包、圖形編程工具等主要方式。（一）手持編程工具只適用于廠家明文規(guī)定的語句表的編程中，這種工具的工作效率較低，只能用在小規(guī)模的PLC的編程中。（二）計算機加PLC包屬于效率最高的編程方式，但這種編程方式的單價較高，并不適用于操作現場調試。通常情況下在大型或中型煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)中進行軟件編程和硬件組態(tài)工作，為進一步提升機械設備的自動化控制效率，要求結合具體情況，選擇是適合的軟件編程工具。
2.優(yōu)化煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的結構
2.1硬件結構設計的優(yōu)化
硬件結構作為整個煤礦電子自動化控制系統(tǒng)的核心部件，對整個煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運動起著直接的影響。所以需要對硬件結構設計進行優(yōu)化。因為使用要求的不同，所使用的硬件也會出現一定的差異，而本文針對所有控制系統(tǒng)需要高度關注的輸出電路、輸入電路和系統(tǒng)抗干擾部件等進行研究。
（一）針對系統(tǒng)輸出電路進行優(yōu)化。對于系統(tǒng)的輸出電路進行優(yōu)化，需要結合煤礦生產的具體要求，對所有指示標志與調速設備等均需要利用晶體管來完成輸出工作，使得它能夠負荷高頻率的動作，并提升了響應的速度。例如：煤礦水泵機房電氣自動化控制系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)輸出率假設控制在5次/min以下，能夠利用繼電器進行輸出，這種設計方式可以保證電路的簡單化，并能夠提高抗干擾能力和帶負載能力。但是假設PLC系統(tǒng)輸出帶電磁線圈在斷電時，可能會出現浪涌電流，使得PLC芯片受到損壞。所以為防止這種問題的發(fā)生，能夠在其他的電路盤并能連接流二極管，使得它能夠吸收浪涌電流，并對PLC芯片起到很好的保護。假設PLC系統(tǒng)動作頻率控制在6次/min到10次/min之間，也可以利用繼電器來完成輸出工作，但是通常情況下利用固態(tài)型繼電器或中間式繼電器有效控制水泵房的開合。
（二）針對系統(tǒng)輸入電路進行優(yōu)化。對于系統(tǒng)的輸入電路進行優(yōu)化，重點考慮PLC系統(tǒng)供電電源，通常情況下，是控制在交流90到250V之間，這具備了加強的寬幅適用性能。但是因為礦井下工作環(huán)境較為復雜、惡劣，且我國現階段供電的不穩(wěn)定，所以為了實現抗干擾目的，保障系統(tǒng)的安全運行，要求在輸入電路部件中安裝電源凈化設備，例如：安裝電源濾波器、隔離變壓器等。
（三）抗干擾的優(yōu)化設計。系統(tǒng)的抗干擾設計是所有煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)需要引起高度關注的問題。而對抗干擾進行優(yōu)化設計可以從二點出入：其一，利用隔離變壓器進行抗干擾優(yōu)設計。電網中存在高頻率干擾主要是由于原副邊繞組間的分布式電容耦合形成，因此要求利用超隔離變壓器，并把中性點通過電容和地面連接起來。其二，優(yōu)化布線。利用強點動力線路或是弱電信號線方式分開走線，并保證這之間有一定的間距，從而起到較好的抗干擾效果。
2.2軟件結構的優(yōu)化設計
軟件結構的優(yōu)化設計可以與硬件結構設計一同進行，其關鍵工作在于按照煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)送的基本步驟，把軟件結構設計轉化成梯形圖，這也屬于PLC系統(tǒng)在電氣自動化控制系統(tǒng)的具體應用中出現的主要問題。對軟件結構進行優(yōu)化設計主要從兩點出發(fā)：其一，對軟件程序設計過程進行優(yōu)化，而這關鍵在于對I/O點的優(yōu)化。按照煤礦電氣自動化控制喜用的具體要求分配I/O點，最大限度地實現I/O信號的集中編制，進而全面提高系統(tǒng)的維護質量。其二，對軟件結構進行優(yōu)化設計，包括了對基礎程序與模塊的優(yōu)化設計。在實際的煤礦生產過程中，把煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的控制對象分為數個模塊，再對其進行調試與編寫，最后把它們組合成一個完成的軟件程序。對于模塊的優(yōu)化設計使得煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)調整起來更加方便。
【關鍵詞】電氣自動化；機械設備；煤礦
隨著社會的不斷發(fā)展，自動化技術的發(fā)展前景是很樂觀的，很多企業(yè)都在想怎樣才能將自動化技術運用到生產當中，如果能夠實現，那么是有很多優(yōu)點的，既使工人們省了力氣也會收集很多更準確的數據，便于以后對自動化技術的研究，使在這方面有更好的發(fā)展，同時也避免了更多的工人們長期處在惡劣工作環(huán)境當中，這樣也增加了對工人們的安全保障。我國煤礦生產的機械設備已經有了很大發(fā)展，盡管和發(fā)達國家相比比較落后，另一方面也是由于從事這方面的人員不是很多，環(huán)境的不好也給工人帶來很多麻煩，同時還危害公人的身體健康，因此在國外吸取了很多的經驗，在煤礦中應用了電氣自動化技術，很大的提高了效率。本文主要針對煤礦機械自動化設備技術問題進行了研究，從目前來看，自動化設備的技術問題成為未來要發(fā)展的目標。
1 煤礦采掘機械的電氣自動化
1.1 就最近幾年情況來看，很多國家使用的煤礦采掘機械慢慢的向電牽引的方向發(fā)展，一些城市也取得了一定的成果。目前，有一些采掘機械已經開始利用電機來驅動它的系統(tǒng)，其中電機主要采用橫向的方式安裝，容量也越來越大，現在有一些國家的采掘機械總的功率已經達到1000千瓦左右，電機的功率也有120千瓦，另外，使用交流電牽引電機效率很高，也是一種可靠的方法，現在對環(huán)境的保護也是不容忽視的，它還有著很大的抵抗污染的能力，接寫的維護也是很方便的，所以很多企業(yè)都想采用這種方法。
1.2 自動化控制技術的核心技術用另一種方法說就是計算機應用技術，另外還會用一些傳感器技術和故障診斷技術。自動化控制技術有效率高、精確度高、可靠性強的三大特點。煤礦的運輸工作也慢慢地發(fā)展。向多樣式的方向靠近，有一些國家已經開始使用雙速電機了，而且還想利用計算機技術對其進行監(jiān)控。
1.3 我國的煤礦機械電器設備自動化控制相對于發(fā)達國家而言是比較落后的，而且電牽引目前還沒有發(fā)展起來，我國目前仍然以液牽引方式為主要方法，現在在我國，雖然也有一些機構試圖想要研制國產的電牽引采煤機，但是再投入使用過程中發(fā)現還是有很大缺陷的，運作的能力太低而且強度很低，而且運煤量特別少，很多系統(tǒng)正在研制，故障診斷技術也剛開始起步，無論從什么方面看，我國煤礦機械電氣設備自動化控制技術的應用都是很落后的，需要進一步的研究和發(fā)展。
1.4 液壓支架逐漸依靠計算機技術選擇使用電壓控制以及高壓流量的供液系統(tǒng)，就是由于有了這些方面才能使煤礦的生產更加有高的效率。
2 煤礦運輸提升
20世紀以來，我國煤礦企業(yè)的開采量慢慢增加，對于井下的運輸，大多數企業(yè)都使用膠帶運輸的方法，并且在這方面已經取得了成效，隨著計算機技術的發(fā)展，現在很多技術都需要利用計算機來解決，研究的監(jiān)控的系統(tǒng)在使用中也取得了很好的效果，盡管有些地方不是很完美，但是還是有一定的提高。隨著電氣自動化的發(fā)展，在采煤方面利用比較先進的技術已經取得了很大的成效，他們開始使用PLC作為中心控制器，工藝有所增加，進一步的完善了提升機安全運行方面的問題。在高科技快速發(fā)展的今天，計算機的發(fā)展是信息化設計機械設備應用的必要環(huán)節(jié)。目前，我國的煤礦事業(yè)與發(fā)達國家相比還是很落后的，因此，國家應該制定一些政策并且給一定的技術支持，慢慢的將我國的煤礦機械電氣設備自動化控制技術發(fā)展起來，將它運用到實踐中，現在，國家對煤礦開采的安全行和信息化建設提出了更高的要求，使信息化設計在煤礦技術中占據的地位變的越來越高。
3 煤礦安全、監(jiān)控系統(tǒng)
我國的安全系統(tǒng)和制造技術有很多都是從國外引進的，在使用國外技術時我國也在慢慢的研究，已經研究出許多技術，相對于其他國家也有了一定的進步。另外，在我國的煤礦企業(yè)中，安全監(jiān)控系統(tǒng)已經開始使用了。也有很多監(jiān)控裝置，這字兒已經能滿足了我國煤礦生產的要求，但是我國還有很多不足之處，傳感器的種類很少并且壽命短，工作穩(wěn)定性很差，但是需要維護的工作量很大，這些都使監(jiān)控系統(tǒng)缺乏安全性。因此我國還要加大研究。對煤礦機械設備進行信息化設計還能提高工作效率，信息化設計使之有很大的發(fā)展，同時也降低了工作時間，提高了經濟效益，所以要深刻研究信息化設計，慢慢的使中國在這方面有所發(fā)展。煤礦企業(yè)本身就是危險的，因此煤礦的安全也是讓人們非常重視的，在施工時一定要時刻監(jiān)控，以免發(fā)生意外，因此要在煤礦安全和監(jiān)測系統(tǒng)上多研究。
4 電氣自動化控制系統(tǒng)的應用
目前，網絡技術的廣泛應用簡化了辦公平臺并且讓人容易接受，電氣自動化控制系統(tǒng)在網絡上的應用并且需要結合設計方法分析一下，這就是目前電氣自動化控制系統(tǒng)的應用，綜合電氣自動化控制的設計，需要有監(jiān)控設備，實際上，電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是分散的，它的系統(tǒng)是呈現不斷發(fā)展的趨勢的。
5 結語
科學技術是第一生產力，如果想要促進煤礦產業(yè)的安全發(fā)展、提高煤礦機械設備電氣自動化水平設橫重要的，因此只有掌握了煤礦企業(yè)發(fā)展的核心技術，只有這樣才能與科學技術共同發(fā)展，使我國的地位慢慢和國際接軌，在這個行業(yè)中處于領先地位，現在，煤礦企業(yè)的關鍵是要加快電氣自動化技術在煤礦機械設備中的使用，煤礦生產自動化技術在煤礦行業(yè)會慢慢的發(fā)展，而且占有很重要的部分，因此，本文從四個方面說明了煤礦機械電氣設備自動化控制技術的重要性。
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關鍵詞：煤礦；控制系統(tǒng)；電氣自動化；設計策略
【分類號】：TD94
1自動化技術的發(fā)展
煤礦自動化的發(fā)展己有了幾十年的歷史，從單機（系統(tǒng)）自動化、礦山綜合自動化（數字礦山）發(fā)展到礦山物聯網（智能礦山、智慧礦山、感知礦山）。近些年來，有關煤礦自動化的新名詞、新概念層出不窮，除了上面己列出的名詞外，還有礦山數字化、礦山信息化（信息化礦山）等，令人眼花繚亂。實際上，自動化技術的發(fā)展是有規(guī)律的、是循序漸進的，不會受這些人造名詞或概念的左右。
2 煤礦地面生產系統(tǒng)自動化技術發(fā)展現狀
2.1 帶式運輸集中控制系統(tǒng)
20世紀 80年代以來， 帶式運輸逐步成為我國高產高效礦井煤炭運輸的主要方式， 因而能否實現帶式輸送機的安全高效運行， 直接影響煤礦生產，局限于當時的技術和裝備水平， 我國煤礦帶式輸送機的控制仍以就地控制為主， 每部輸送機都有各自的控制系統(tǒng)， 分散操作， 這種控制方式不僅需要較多的人力， 而且工人勞動環(huán)境條件差， 不具備對故障的記錄及綜合分析等功能， 各種保護信號只能就地顯示， 不便于科學管理。
為了保障煤炭安全運輸， 降低運輸事故， 實現高產高效， 提高煤礦現代化管理程度， 國內科研院所、高校、生產廠家將計算機控制技術、網絡技術、工業(yè)電視技術、光纖通信技術和電力電子技術等高新技術應用于煤礦帶式輸送機控制中。目前，國內有多家生產和成套帶式運輸集中控制系統(tǒng)， 其總的設計思路相似， 具體的技術應用各有特色。在天地王坡煤礦地面生產系統(tǒng)自動化示范工程中， 天地科技股份有限公司高新技術事業(yè)部對其多部帶式輸送機的集中控制系統(tǒng)進行了設計成套， 其設計的主要原則是： 以地面計算機統(tǒng)一控制為主， 井下監(jiān)控為輔的控制方式， 系統(tǒng)采用分布式計算機控制系統(tǒng)， 控制系統(tǒng)由地面遠程集中監(jiān)控中心、井下和井上若干個控制分站組成， 通過 PROFIBUS總線聯網傳輸信息。地面、井下的圖像和數據采用光纖傳輸。地面控制中心由 2臺 IPC工控機、大屏幕、打印機等組成， 2臺工控機采用冗余技術互為備用。井下控制由多個控制分站組成， 采用可編程控制器為核心的防爆兼本安型帶式輸送機自動控制裝置。
該系統(tǒng)由于實現了帶式輸送機的集中控制和監(jiān)視， 可達到減員增效、大幅減少故障提高開機率；通過工業(yè)控制計算機等多種先進的技術手段并輔以工業(yè)電視， 提供了完善的監(jiān)控手段， 操作人員能實時掌握帶式輸送機的運行工況， 充分保證了煤流運輸的連續(xù)性和安全可靠運行； 達到了高起點、高技術、高質量、高效益、高效率的目標， 其技術水平先進， 達到了示范性的作用。
2.2選煤廠監(jiān)控系統(tǒng)
改革開放以來， 我國選煤廠控制系統(tǒng)大致經歷了基于單片機的單機自動化控制、基于工控機和過程儀表的集散式控制、基于 PLC 的分布式集中控制 3個階段。近十年來， 在選煤廠自動化應用領20域， PLC己成為選煤廠自控系統(tǒng)的基本電控裝置。20世紀 90年代后期， 隨著選煤廠規(guī)模的大型化和計算機技術、通信網絡技術的高速發(fā)展， 選煤廠自動化技術水平也得到很大的提高。
選煤廠屬于典型的流程工業(yè)系統(tǒng)， 同其他流程工業(yè)系統(tǒng)一樣， 目前正在由簡單控制向先進控制、智能控制， 由單一控制向綜合自動化方向即 CIPS方向發(fā)展， 選煤廠的集控系統(tǒng)已不是純粹的生產過程集中控制的概念， 而是更多地擔負著數據信息處理功能， 選煤廠自動化已不限于生產過程的控制，而是給系統(tǒng)賦予了生產管理職能， 綜合自動化、信息網絡化已成為選煤廠控制和管理的發(fā)展方向。在天地王坡煤礦地面生產系統(tǒng)自動化示范工程中， 天地科技股份有限公司高新技術事業(yè)部設計成套的選煤廠監(jiān)控系統(tǒng)主要由全廠集中控制系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、生產調度電話系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)、計算機信息管理系統(tǒng)組成。全廠總體網絡設計為 3層網絡結構：（ 1） 上層為公司網絡， 作為信息層， 選煤廠計算機信息管理系統(tǒng)定位為全礦井管理信息系統(tǒng)的一個組成部分。（ 2） 中間層是控制層， 由全廠生產集中控制系統(tǒng)和工藝參數閉環(huán)控制系統(tǒng)組成， 作為全廠生產集中控制系統(tǒng)和工藝參數閉環(huán)控制系統(tǒng)人機界面的監(jiān)控計算機： 通過百兆以太網上聯全廠信息管理系統(tǒng)， 作為信息管理網絡的工作站； 通過百兆以太網下聯 PLC， 與原煤準備、主洗集控 （含各工藝閉環(huán)調節(jié) ）、煤泥水處理、裝車站等構成控制層。（ 3） 下層為設備層， 設備層網絡采用現場總線連接。選煤廠工業(yè)電視系統(tǒng)的控制和通信調度的維護終端均整合在上位機上， 實現集中生產調度。
信息管理系統(tǒng)組成及結構充分體現一種以人為本的先進的管理思想。根據選煤廠生產管理的特殊性， 更加注重與生產的緊密結合， 貫徹 、 管控一體化的思想， 將集控系統(tǒng)采集的數據作為基礎，進行綜合處理和分析， 從而提高生產和管理效率。系統(tǒng)涉及生產技術管理、調度生產管理、生產計劃統(tǒng)計、機電設備管理、物資供應管理、在線監(jiān)控數據管理等方面。每個子系統(tǒng)處理相應的業(yè)務流程并產生表單供網上查詢， 還可根據需要生成報表。
3結語
綜上所述，在社會文明不斷進步的影響下，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)得以廣泛的應用，這大大地提高了煤礦的安全生產管理能力和生產效率。然而，煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)具有多樣化的實施策略，成本與效率也是不一樣的，因此，創(chuàng)新性地設計煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)，這是減少系統(tǒng)成本支出和提高系統(tǒng)運行效率的必然趨勢，此外，還應當避免重復性的設計并加強設計實踐。
參考文獻：
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[3]董西平.淺談單片機在煤礦電氣自動化中的應用[J].中國電子商務，2012（14）
[關鍵詞]煤礦電氣自動化 單片機 控制技術 重要作用
中圖分類號：TP368.12；TM921.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0393-01
引言
現今煤礦中電氣控制系統(tǒng)一般都由發(fā)動機、控制裝置和電氣控制系統(tǒng)組成，其中電氣控制是系統(tǒng)控制的主導，電氣控制使得整個系統(tǒng)在控制時實現了工業(yè)化自動控制。在實際運行過程中首先要對機械的結構進行仔細的了解，并清楚機械運行的基本情況，同時還包括對機械在生產過程中的各種操作要求的熟悉，因此機械結構和機械生產的全過程情況也能夠更加明確。單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用非常廣泛，我國煤礦的現代化進程的加快很大程度是因為單片機的應用，使我國煤礦產量得到了很大程度的提升，我國機械化技術和水平也因為單片機的應用得到了突破性的發(fā)展，因為自動化控制技術的逐漸成熟，煤礦中的電氣化應用也更加廣泛，機電設備自身的自動化和可靠性都因為電氣化自動技術的應用得到了明顯提高，企業(yè)在發(fā)展過程中也更具高效、快速的保障。
1 單片機電氣自動化控制系統(tǒng)在我國的煤礦中的應用
我國經濟能夠得以快速的發(fā)展很大程度上來講都是因為我國煤礦經濟發(fā)展所促使的，我國的能源和社會的穩(wěn)定性都和煤礦經濟有重要的關聯，而電氣自動化控制技術在煤礦中的充分利用，使得煤礦業(yè)在發(fā)展的過程中更具經濟效益。單片機是電氣自動化控制技術中最為核心的技術，隨著單片機在電氣自動化控制系統(tǒng)中的普及，使得我國煤礦業(yè)加快了自身的發(fā)展速度。但因為煤礦行業(yè)經常會在各種不同環(huán)境下作業(yè)，各種設備容易在作業(yè)的過程中被損壞，使得各種煤礦電氣設備自身的使用壽命大大縮短。因此對煤礦設備的管理對于煤礦的安全生產來說是必不可少的工作，對設備的安全管理能夠最大限度保證煤礦生產全過程有安全性的保障，同時還能夠顯著提高煤礦的產量。
2 煤礦設備對單片機的選擇
2.1 PIC單片機的概述和特點
在選擇單片機的過程中首先要結合實際的生產環(huán)境進行仔細的分析，也是保證單片機在煤礦設備中發(fā)揮最大化作用的基礎。單片機在使用過程中一定要做好防水工作，同時還要保障單片機在使用過程中不會出現漏電的情況?，F今應用最為普遍的單片機是51系列。對于井下作業(yè)的設備，一般PIC系列的單片機是最為合適的選擇，PIC單片機自身就具有很好的防水特點，在實際使用過程中還能夠良好地應對漏電現象的出現。PIC單片機自身在使用過程中還能明顯增加用功，并且LED負載也能夠被PIC單片機直接帶動；在生產過程中耗能非常低，并且能夠達到很高的出產率。PIC 單片機還能夠實時進行漏電保護，一些簡單和功能較為明晰的設備PIC單片機都能夠直接進行配置。PIC單片機還能夠在運行過程中體現出自身較強的抗干擾性。
2.2 現基于PIC單片機電氣設備在煤礦中的應用
現今我國煤礦領域中的自動化在發(fā)展過程中技術有了很大程度的提高，在對煤礦開采的過程中所運用的自動化設備也越來越多?，F今PIC單片機在自動化設備中應用最為廣泛，在使用PIC單片機自動化設備之后，煤礦的開采量和開采效率都有很大程度的提升，煤礦中的各種未處理技術以及電子技術在使用PIC單片機之后都能夠實現良好的相互兼容。因此PIC單片機應該加大推廣力度，以此煤礦企業(yè)才能夠在保證安全的前提下提高生產效率。
3 單片機中的硬件和工作原理
3.1 單片機工作的基本原理
現今煤礦電氣自動化系統(tǒng)中基本都運用了單片機，單片機在系統(tǒng)中主要作用是對系統(tǒng)中所有設備實時進行保護。起保護過程中主要將檢測出的電信號通過處理變成電壓信號，再通過自身系統(tǒng)對信號進行放大，將其轉化為0.5V的電壓信號以備使用，將型號傳送至CPU傳送過程的必然現象，能夠直接使用的數字信號都是CPU轉化之后形成的，在電腦中對數字信號進行處理之后，而后將信號在屏幕上顯示，要完成工作還必須對信號進行閉鎖，這便是單片機在運行過程中的基本運行原理。
3.2 組成單片機的硬件
現今運用了單片機的自動化系統(tǒng)都擁有極強的可靠性和安全性，在對設備維護的過程中的工作量也相當小，電源、漏電閉鎖器、儲存器以及通信器這四個主要模塊構成了整個單片機，其中每個模塊在單片機中都有不可或缺的重要作用。
4 單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用
4.1 單片機的漏電保護作用
單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的重要作用包括了漏電保護，如下是漏電保護的基本原理：在絕緣電阻的阻值下降到一定程度之后，便會驅動繼電器開始工作，并且發(fā)出指令讓總電開關將電力切斷。充分利用好單片機的擊落判斷功能。在系統(tǒng)穩(wěn)定之后再對系統(tǒng)電源進行仔細的檢查，以此將問題迅速解決。在此過程中漏電保護裝置會持續(xù)運行相當長的時間，并且產生很大的電流量，系統(tǒng)安全也會因此受到很大程度的影響。若要使漏電保護能夠實現自身的選擇性，就要結合零序電流和直流電源。而后將單片機的計算能力充分利用起來，對其進行仔細的測量。電阻在工作的過程中若能夠穩(wěn)定并具有良好的選擇性，系統(tǒng)自身的可靠性能夠得到很大程度的提升，并且能夠有效減小停電范圍。
4.2 單片機在風機中的應用
煤礦在生產和開采過程中應用的重要設備之一也包括風機。風機運行的主要作用就是為礦井下的生產提供足夠的氧氣。不同環(huán)境中煤礦生產對風機都會有不同的要求。而解決這些問題的最好方式便是將先前的勻速供風轉化成調速供風。在不同環(huán)境下的煤礦生產供風要求都能夠得到滿足，而控風系統(tǒng)中普遍都采用了單片機，基于單片機的控制系統(tǒng)對生產環(huán)節(jié)的要求都能夠給予最大化滿足，控制系統(tǒng)在采用了單片機之后，先前復雜的系統(tǒng)也變得更加簡單，以硬件為主的邏輯電路很大部分都被軟件所取代，系統(tǒng)在運行過程中也能夠更具可靠性，并且能夠在系統(tǒng)造價上節(jié)約很多成本。
5 結束語
隨著近年我國的國民經濟與科學技術的飛速發(fā)展，煤礦電氣自動化也加快了自身的發(fā)展腳步，煤礦電力系統(tǒng)中的單片機對于整個系統(tǒng)而言有不可替換的重要作用，煤礦電力系統(tǒng)因為單片機的存在，系統(tǒng)的編程和運算效率得到了顯著的提升，單片機是電氣自動化控制技術中最為核心的技術，隨著單片機在電氣自動化控制系統(tǒng)中的普及，使得我國煤礦業(yè)加快了自身的發(fā)展速度。單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用非常廣泛，我國煤礦的現代化進程的加快很大程度是因為單片機的應用，使我國煤礦產量得到了很大程度的提升，我國機械化技術和水平也因為單片機的應用得到了突破性的發(fā)展，因為自動化控制技術的逐漸成熟，煤礦中的電氣化應用也更加廣泛，機電設備自身的自動化和可靠性都因為電氣化自動技術的應用得到了明顯提高，企業(yè)在發(fā)展過程中也更具高效、快速的保障。
參考文獻
[1]張自友.單片機在煤礦電氣自動化中的應用[J].煤炭技術，2012，31（7）：44-45.
【關鍵詞】煤礦；直流提升機；自動化控制；信息化
礦井提升機主要承擔礦物的提升、人員的上下和材料的運送等任務，它應能按照預定的力圖和速度圖，在四象限實現平穩(wěn)啟動、等速運行、減速運行、爬行和停車，而且在運行過程中要有極高的可靠性[1]。原系統(tǒng)已經嚴重地制約了礦山的生產安全，急切需要制造出一種安全可靠，性能優(yōu)良且又節(jié)電的新型驅動系統(tǒng)。 由于存在著以上不足， 使得繼電器-接觸器電控系統(tǒng)提升機隨著現代科學技術的進步而不斷的處于被淘汰的位置。
1.煤礦主井直流提升機的自動化控制
1.1主回路
主回路由高壓配電系統(tǒng)、整流變壓器、可控硅整流裝置、快開、電抗器等構成，采用電樞電流換向（電樞可逆），磁場電流單向的方式；也可采用電樞電梳單向。磁場電流換向的方式。為減少電網的無功沖擊和高次諧波的干擾，電樞回路配置成串聯12脈動順控。
1.2全數字調節(jié)部分
全數字調節(jié)部分以高性能單片機為核心，主要功能有：
（1）完成提升機速度和電流雙閉環(huán)調節(jié)，如：①預設速度基準值；②限制加、減速過程的沖擊；⑧速度自動調節(jié)；④電樞電流自動調節(jié)；⑤磁場電流自動調節(jié)；⑥預設電流限制值。
（2）實現電樞回路和磁場回路的各種故障保護，如：①磁場變壓器超溫；②磁場整流橋快熔熔斷；③磁場過電流；④磁場回路對地漏電；？⑤磁場可控硅交流阻尼熔絲斷；⑥磁場可控硅過熱；⑦電樞變壓器超溫；⑧電樞整流橋快熔熔斷；⑨電樞過電流；⑩電樞回路對地漏電；⑩電樞可控硅交流阻尼熔絲斷；⑩電樞可控硅過熱[2]。
1.3多PLC冗余控制部分
多PLC冗余控制部分用來完成提升機系統(tǒng)操作保護、行程監(jiān)控和裝、卸載控制等功能。（1）操作保護部分采用一臺PLC，其主要功能是執(zhí)行操作程序，并實現各種故障保護及閉鎖。來自系統(tǒng)各部分的保護信號直接引入到PLC中，PLC將其處理后分為立即施閘、井口施閘、電氣制動和報警四類，送監(jiān)視器顯示故障類型并控制聲光報警系統(tǒng)報警并施閘。系統(tǒng)的安全回路有兩套，一套由PLC構成，另一套為繼電器直動回路。（2）行程監(jiān)控部分由一臺PLC、兩個軸編碼器（一個裝在傳動控制器上，另一個裝在導向輪上）和井筒開關構成，兩臺軸編碼器將提升機鋼絲繩在線速度和行程位置轉換成脈沖信號送人PLC，經PLC中的軟件計算后處理成罐籠在井筒中的位置和在線速度，送到操作臺監(jiān)視器顯示。這種以軟件處理為主的行程跟蹤方法在靈活性、可靠性及精度等方面都很高，只要選擇分辨率較高的軸編碼器，就可保證定位精度
1.4操作臺和監(jiān)視器
操作臺由左操作臺、右操作臺和指示臺三部分構成。左操作臺上有制動手柄、高壓送電按鈕、磁場送電按鈕、快開控制按鈕、安全復位按鈕、緊停按鈕、燈試驗按鈕、閘試驗按鈕、過卷旁通按鈕等；右操作臺上有主令操作手柄、工作方式選擇開關、控制方式選擇開關和信號聯絡按鈕等；指示臺左側為監(jiān)視器，指示臺上有深度指示器（發(fā)光管柱狀圖）、重要操作信號和故障信號指示燈以及運行參數（如：閘壓、電樞電流、磁場電流、速度等）顯示儀表。監(jiān)視器可實現人—機對話，它可顯示主回路、低壓配電回路、提升系統(tǒng)、液壓制動系統(tǒng)、裝卸載系統(tǒng)和故障信息等畫面。
操作控制系統(tǒng)采用西門子PLC 組成，具有以下特點：①檢修、驗繩、手動、半自動、全自動等操作方式；②根據提升種類進行最高速度限制；③提升機工藝控制下必要的閉鎖；④ 安全回路由 PLC 控制軟件與外部硬件實現2 套冗余，當 PLC 故障時，提升機能低速運行（應急開車）；⑤安全制動過程實現恒減速控制，使安全制動過程中的減速度不受提升、下放、載荷大小影響，在給定范圍內保持恒定， 并且不超過防滑極限減速度，確保提升機安全運行（當選恒減速液壓系統(tǒng)時具有的功能）；⑥具有提升機位置閉環(huán)控制功能，準確停車；⑦具有完善的保護功能，如：超速、過卷、鋼絲繩滑動、閘瓦磨損、彈簧疲勞、過流、過壓、變流裝置故障等保護，對于重要的保護，一般都設有兩到三重，確保提升機的安全運行。
2.煤礦主井直流提升機的信息化管理
關于軟件設計，即選擇控制規(guī)律和控制參數，與模擬連續(xù)系統(tǒng)綜合校正方法的步驟基本相似。在對連續(xù)系統(tǒng)進行綜合時，設計者根據對控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能提出的要求，在時域中即是對動態(tài)誤差（或誤差系數）、階躍響應的調節(jié)時間、超調量和振蕩次數等的要求，在已知不可變部分的情況下，設計出系統(tǒng)的校正，使系統(tǒng)的實際性能指標達到預期的要求。對于計算機控制系統(tǒng)，模擬校正裝置由數字計算機代替，模擬校正裝置擔負的計算和控制任務將由計算機來完成。因此，選擇校正裝置的結構和參數的工作就轉變?yōu)樵O計由計算機實現的控制算法和控制程序。在用模擬調節(jié)器對直流提升機進行控制時，各項控制是同時進行的。在用數字計算機實現上述控制時，由于計算機在任一時刻只能做一項工作，所以各項控制是分時進行的[4]。為了盡量減少啟動、制動過程中的機械沖擊及提升機控制精度，速度給定信號的加速、減速段為“S”形曲線，減速段行程通過PLC實際運算來調節(jié)減速度以保證其為一固定值，從而保證了停車點不變和停車點的精度。
計算機控制系統(tǒng)實際上是一個混合系統(tǒng)，既可以在一定的條件下近似看成一個模擬系統(tǒng)，用模擬系統(tǒng)的分析方法進行分析和綜合，再將設計結果離散化，轉變?yōu)閿底钟嬎銠C的控制算法，也可以把系統(tǒng)經過適當的變換，變?yōu)榧兇獾碾x散系統(tǒng)，用z變換等工具進行分析和綜合，直接設計出控制算法。全數字直流提升機電控系統(tǒng)既可用于新裝系統(tǒng)使用，也可用于老系統(tǒng)改造的配套使用，如單繩、雙繩，直井、斜井等各種工作場地。從應用運行的情況來看， 提高了礦井提升機運行的安全可靠性，而且操作簡單。利用了機內計算機、PLC 接口可以方便地實現各種控制、監(jiān)控功能，大大提高提升機運行的自動化程度。
3.結論
全數字直流提升機電控系統(tǒng)充分考慮了提升機實際運行中的各種要求，采用各種措施保證系統(tǒng)的安全運行，又因為它具有傳統(tǒng)調速系統(tǒng)所無可比擬的調速和控制性能，其取代傳統(tǒng)調速系統(tǒng)將成為必然趨勢。
【參考文獻】
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一、變電站現狀
1.主接線方式及主要一次設備
（1）110kV側為雙母線接線，2路電源進線、2路主變出線。主變壓器2臺，型號為SFZ10-63000MVA，接線方式為Yn/Yn0，電壓為110/38.5kV。(2) 35kV側為雙母線接線，采用LW8-40.5SF6開關，有線路9條，另有3臺35/6KV的變壓器。
2.保護控制及自動裝置現狀
(1)公用部分。主控回路及中央信號采用的是70年代的弱電選控裝置。包括2臺主變壓器SFZ10-63000MVA、兩條110kV線路和9條35kV線路的控制、測量及中央信號，另外系統(tǒng)還配置有110kV母差保護裝置、故障錄波器、同期裝置、35kV小電流接地裝置、低周減載裝置等。(2)主變壓器保護配置。采用電磁式繼電器元件構成各類電氣保護。主變差動保護由電磁式LCD-4型差動繼電器及其相關回路構成；主變重瓦斯繼電器動作于兩側開關，輕瓦斯發(fā)出告警信號；零序電壓閉鎖零序電流保護；35kV復合電壓閉鎖過流保護及過負荷保護等。(3)線路保護配置。110kV線路分別由WXB-01B、WXB-51C或LH-11型電磁式繼電器構成相間、接地、距離和零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段電流保護。35kV線路均為分立元件電磁式保護裝置設置過流、速斷、重合閘保護。
3.其他
(1)計量部分。設有110kV線路電度表屏、主變電度表屏、35kV線路電度表屏，其中部分電度表已更換為單輸出式脈沖數字電度表。(2)站用配電屏及直流屏各一套。
二、改造的基本思路
此變電站運行方式基本固定，擬建立新型的中央控制系統(tǒng)，實現全站自動化，實現網絡監(jiān)控，以降低運行成本。
1.基本原則
(1)經過改造，全站設備達到行業(yè)領先水平，控制保護實現微機自動化。(2)利用原有設備進行技術改造。(3)盡可能降低改造成本，實現“四遙”等各項功能。
2.基本構想
結合目前國內自動化技術的發(fā)展水平，基于上述基本原則，提出以下基本構想：
(1）新建一套GNP300型變電站微機綜合自動化控制系統(tǒng)。(2)所有110KV一次設備全部更新，110KV少油開關更新為LW24-126型SF6斷路器。新建一套全網五防系統(tǒng)和自動開票系統(tǒng)。(3)組建站內自動化系統(tǒng)以及相應的分布式通信網絡。(4)拆除原直流設備屏3塊，更換為體積小、容量大的DMP-6000直流系統(tǒng)。(5)更新站用電屏3塊。
三、技術和功能要求
1.總的要求
微機設備與網絡通信技術相結合，實現對變電站運行自動監(jiān)控，要求設備質量可靠，技術先進；軟件功能齊全，人機界面靈活、組屏合理。
（1）間隔層：完成對現場一次設備信號的采集、保護及測控功能，其功能的實現不依賴于通訊層及站控層。以站內一次設備間隔(1臺變壓器或1條線路)為基本單元，構成分散式間隔層，每個間隔層相對獨立，所含元件應具有多項功能。例如對于一條110kV線路，自動化系統(tǒng)中相對應的元件不僅可以實現線路的主保護、后備保護和三相一次重合閘，也要具備線路的控制、測量、信號、事故追憶以及測距等功能。（2）通信層：實現多種遠動標準規(guī)約的在線轉換，完成對全系統(tǒng)不同廠家一次設備和總控單元的互聯；多管理機配置方式，可以多機互為熱備用。各間隔層通過站內通信網互聯，并與站控層聯結組成分布式通信網絡。（3）站控層：完成變電站與調度及當地監(jiān)控之間的信息傳送，當地監(jiān)控則完成全站信息分類、管理、存儲。站控層是自動化系統(tǒng)的核心，它通過站內通信網管理全站的間隔層并顯示、打印有關信息，進行開關操作，并在事故及異常情況下報警。
后臺監(jiān)控部分應能支持多站數據庫，可使用不同的接口和規(guī)約傳送不同的信息。
2.對保護及自動裝置的要求
所有新增加的保護及自動裝置，其元件及功能應相對獨立，具有很高的可靠性并符合電力系統(tǒng)有關的反措規(guī)定，也必須是經現場運行表明其性能指標均達到要求的微機型設備。
裝置的類型配置應滿足該站的實際需要，并符合DL400—91《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》的有關規(guī)定。各類定值均可獨立整定(包括就地和遠方兩種操作方式)。各類信號的復歸具有就地和遠方兩種手段。動作出口回路中分別設軟壓板和硬壓板。
3.對站用電和直流電源的要求
盡可能簡化站用電回路，但不能降低其工作可靠性?？煽啃愿摺Ⅲw積小、占用屏位少為直流設備選型的必要條件，同時要求其微機化控制能夠進入站內通信網運行。
4.對站控層的功能要求
四、改造后的效果
改造后，系統(tǒng)能實現對變電站全站電氣系統(tǒng)的模擬量、數據量、開關量、脈沖量、溫度量、保護信息等的數據采集、計算、判別、報警、事件順序記錄、報表統(tǒng)計、曲線分析并根據需要向現場保護測控單元層命令，實現對電氣設備的控制和調節(jié)。實現了變電站的遙測、遙信、遙控遙調功能，降低了誤操作的風險。并能與上級電網調度指揮系統(tǒng)進行以太網通訊，提高了系統(tǒng)運行的安全性，部分崗位實現了無人值守，減年運行人工成本。
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關鍵詞：煤礦掘進；自動化系統(tǒng)；模型；關鍵技術
我國煤礦工業(yè)已處在世界先進水平行列，所具備的礦井開采作業(yè)能力已達到日產萬噸，裝備千萬噸。而目前存在的主要問題在于掘進技術滿足不了綜采作業(yè)的要求，造成“采”和“掘”的不平衡發(fā)展，從而阻礙了煤礦生產的發(fā)展。同時，煤礦開采生產環(huán)境差，部分安全措施不到位，具有較大的事故風險。對于煤礦掘進截割自動化技術的研究，有利于我國煤炭資源開采率的提高，并為其安全作業(yè)提供了技術和設備的保障。
1、煤巷掘進技術自動化控制分析
煤巷掘進技術自動化控制是個系統(tǒng)的整體的復雜的研究課題。以掘進煤巷為控制對象，輸入煤壁，以煤巷和原煤為輸出。同時由于割煤、運輸、支護以及通風、排水、供電、勘探、管理、監(jiān)測、定位等工序所產生的許多以不同方式存在的信號，如可測量可控制，又或可測量不可控制等方式。圖1為煤炭掘進工作面系統(tǒng)圖。
圖1 煤巷掘進工作面系統(tǒng)圖
2、煤礦掘進自動化技術適用范圍分析
我國煤礦分部的實際情況，包括煤層貯存條件的復雜性、多樣性，決定了以單巷掘進為主的巷道掘進方式。煤礦掘進自動化技術主要設備有懸臂式掘進機、轉載機、可伸縮帶式輸送機(或刮板輸送機)、單體錨桿鉆機、通風除塵等。懸臂式掘進機主要作用包括割煤、采煤以及裝煤，是這掘進自動化技術控制的關鍵。因此以懸臂式掘進機為主要研究內容，對于掘進自動化技術的推廣有不可替代的作用。同時根據工作環(huán)境的要求，掘進支護一般采用錨桿錨網聯合支護的方式，因此如何將掘進和支護進行正確的鏈接和配套也是一個重要的問題。因此可以按照工程結構將煤礦掘進工作面系統(tǒng)分為一定的控制分系統(tǒng)，從而確定掘進技術自動化系統(tǒng)的范圍，如圖2 所示。
圖2 煤巷掘進技術自動化范圍
3、掘進技術自動化
通過對煤巷掘進技術系統(tǒng)和自動化范圍的分析，只有進行平行地、自動地掘進和支護作業(yè)，連續(xù)的原煤和材料運輸作業(yè)，智能化的安全保障系統(tǒng)作業(yè)，才能實現掘進技術的自動化。從而使掘進技術系統(tǒng)穩(wěn)定安全高效的運行，每個環(huán)節(jié)相互聯系、配合、促進以及協(xié)調。
4、自動化技術分析
通過上述問題的分析可以知道，掘進技術自動化控制的實現要求不斷地技術創(chuàng)新，主要包括以下幾個關鍵技術的解決：
4.1、掘錨機組技術的自動化
煤礦巷道的掘進和支護是煤礦開采施工的關鍵環(huán)節(jié)，受作業(yè)環(huán)境及地質條件的限制，只有研究出適合我國煤礦開采實際情況的掘錨聯合機組自動化技術，才能真正實現掘進技術自動化。使掘、裝、運、支自動化平行作業(yè)，既能實現快速掘進割煤，同時又能進行頂板和煤幫的支護。
4.1.1、掘進機控制技術的自動化
掘進機是煤巷掘進技術自動化最重要組成部分，適合我國煤礦實際需要的掘進機自動控制技術是實現掘進作業(yè)自動化的關鍵。掘進機自動控制主要包括掘進機的自主定位、自動截割、自動糾偏等，通過集成機械、液壓、電子等技術，實現掘進機控制技術的自動化。
4.1.2、錨桿支護技術的自動化
采煤機械化程度的提高和重型設備的應用、工作面產量的增加以及瓦斯涌出量的增大，對于回采巷道斷面及其維護作業(yè)的要求也隨之增大。大斷面煤巷具有跨度較大，斷面又多為矩形，兩幫及頂板也多為煤層，且圍巖強度低，受力復雜等特點，這些因素對于煤巷的穩(wěn)定性有很大的影響。而大斷面煤巷圍巖變形量及破裂范圍都較大，支護作業(yè)困難。因此對于大斷面煤巷圍巖穩(wěn)定性原理及控制技術的研究，對于實現錨桿支護技術的自動化尤為重要，并為其提供準確的參考數據。根據支護參數和支護要求研制前配套錨桿鉆臂自動控制系統(tǒng)，與掘進機結構合理配套，實現快速臨時支護、錨桿錨索永久支護的自動化。
4.2、運輸技術的自動化
當前煤壁的輸入，煤巷及原煤的輸出利用的是皮帶集中控制系統(tǒng)。而為了適應煤礦掘進技術的自動化要求，煤巷的維護將消耗更多的支護材料，工作量也隨之增大。通過對運輸膠帶的改善，利用底帶進行材料的運輸，從而實現掘進輸入輸出技術的自動化。
4.3、安全保障監(jiān)控技術的自動化
環(huán)境和機械設備是煤巷掘進安全保障的兩個主要內容，利用監(jiān)控設備對環(huán)境因素，如煤塵、瓦斯、震動等進行監(jiān)控；而對于機械設備工作狀況的監(jiān)控是通過設備自身裝載的傳感器來進行的。
4.4、信息傳輸技術的自動化
對于各種煤礦掘進信息（控制指令、設備情況、環(huán)境指標等）的傳輸應快速、精確、及時，而礦井自然環(huán)境差，地下情況復雜，利用支持PPPoE技術的網關，通過實時環(huán)網交換機將各種信息接入工業(yè)以太環(huán)網，實現信息傳輸自動化。
5、結語
綜上所述，首先應綜合分析掘進的煤巷，從而了解掘進作業(yè)自動化控制系統(tǒng)的組成，確定自動化控制參數。其次要確定掘進技術自動化控制的范圍。最后根據掘進自動化技術控制要求，解決自動化控制所需關鍵技術的創(chuàng)新。
參考文獻:
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【關鍵詞】 煤礦泵房遠程監(jiān)控可編程控制器PLC
在當前,我國礦井使用的水泵普遍仍采用傳統(tǒng)的排水系統(tǒng),通過人工手動操作,這種排水系統(tǒng)總起來講應急的能力較差,自動化程度不高,還不能做到根據水位或其它參數自動起停水泵,存在很大的安全隱患。針對現有排水系統(tǒng)存在的弊病,本文結合煤礦井下的實際情況,在傳統(tǒng)排水系統(tǒng)控制的基礎上進行改造,使水泵的自動化控制系統(tǒng)能夠在無人值守時,自動運行和自我診斷。該控制系統(tǒng)主要是通過遠程控制,對相關設備進行自動控制、自動檢測,從而使運行設備達到最佳的工作狀態(tài),達到節(jié)約能源、降低成本、延長設備的使用壽命,提高設備的自動化水平,促進礦井的和諧發(fā)展。
1 礦井排水的意義
礦井排水的任務就是將井下涌出的礦井水,通過排水系統(tǒng)不斷地排至地面,以保證礦井安全生產和作業(yè)人員的生命安全,否則就會影響礦井正常的生產,甚至發(fā)生淹井事故,造成生命、財務的巨大損失。因此說礦井排水系統(tǒng)是必不可少的主要生產系統(tǒng)之一。
2 礦井排水的特點
由于礦井涌水的復雜性和危險性,以及礦井結構布置的不同,故對礦井排水及排水泵房的要求比一般機電硐室的要求嚴格,對排水設備的可靠性能要求更高,,必須保證及時排除礦井涌水。因為礦井涌水在井下流動的過程中,混入和溶解了許多礦物質,含有一定數量的煤炭顆粒、流沙等雜志,所以要求排水水泵要具有較強的抗腐蝕性和耐磨性;此外,由于排水系統(tǒng)安裝在硐室內,硐室空間比地面空間小,安裝和維修都不方便,為了保證礦井的安全,礦井水泵房要求安裝使用、備用、待修的水泵臺數較多;再者,礦井排水設備的耗電量很大,一般會占到全礦井總耗電量的25%—35%,有的礦井占到40%,個別礦井會更多。
3 礦井排水泵房自動化控制的重要性
(1)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)能根據水泵的水位起動或停止運行的水泵,這樣就能有效提高水泵的利用率,從而降低水泵的運行成本。
(2)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)可以在無人值守的情況下,自動運行、自我診斷,這樣就可以減少水泵的維護人員,減少維護人員的工資總額,這樣就可以增加設備的檢修隊伍的力量,提高設備的維護質量,從而減少事故的發(fā)生幾率,提高運行設備的使用率。
(3)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)可以減少設備的故障率,從而保證礦井的安全生產,并能有效的改善井下的工作環(huán)境,提高勞動的生產率。
(4)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)能有效的保護水泵電機等設備的正常運轉。可以延長水泵電機等設備的使用壽命,從而減少發(fā)生事故的停機的時間,提高排水系統(tǒng)的排水能力。
(5)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)能有效調整水泵停機、開機的時間,這樣就能有效的避免電力負荷高峰期的出現,從而做到削峰填谷,這樣就能節(jié)約大量的電費開支。
4 礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)的組成
礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)適用于煤礦井下排水設施的集中監(jiān)控,能有效實現對水泵機組及其附屬設備的自動控制和綜合保護,通過控制網絡實現多水平排水系統(tǒng)的聯合控制,并能結合先進的控制思想合理調度設備運行,提高排水效率。泵房的自動化控制系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控主機、就地控制箱、測量傳感器等組成,可以實現數據的自動采集、自動輪換工作、自動控制、動態(tài)顯示及故障記錄報警和通訊接口等功能。該系統(tǒng)還可以通過檢測水倉水位和其它性能參數,控制水泵輪流工作與適時啟動備用泵,合理調度水泵運行。系統(tǒng)能通過上位機顯示屏以圖形、圖像、數據、文字等方式,直觀、形象、實時地反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及水倉水位、電機工作電流、軸承溫度、排水管流量等參數,并通過通訊模塊、光纖與地面監(jiān)測監(jiān)控主機實現數據交換。
5 礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)功能及特點
(1)PLC控制程序采用模塊化結構,系統(tǒng)可按程序模塊分段調試,分段運行。該程序結構具有清晰、簡捷、易懂,便于模擬調試等特點。
(2)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)具有監(jiān)測功能。能有效實現對水倉水位、水泵軸溫、電機軸溫、電機定子溫度、壓力、負壓、流量、電機電壓、電流、功率、水泵運行效率等參數的實時監(jiān)測。
(3)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)能自動檢測水位信號,計算單位時間內不同水位段水位的上升速率,從而判斷礦井的涌水量,自動投入和退出水泵運行臺數,合理地調度水泵運行。
(4)在觸摸屏上動態(tài)監(jiān)控水泵及其附屬設備的運行狀況,實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數,超限報警,故障畫面自動彈出,故障點自動閃爍。具有故障記錄,歷史數據查詢等功能。
(5)礦井排水泵房自動化控制系統(tǒng)控制具有靈活多樣的控制方式。主要有就地控制、井下集控、遠程集控和全自動控制等組成。就地控制為操作員通過就地箱上的按鈕及指示燈完成對執(zhí)行機構的直接控制,主要用于設備檢修維護;井下集控是操作員通過觸摸屏實現對水泵的半自動控制,控制命令由觸摸屏下發(fā)至PLC,后者完成整個控制過程;遠程集控是操作員在地面遠程控制終端,通過鼠標電機控制控件,實現對于井下水泵機組的遠程控制;全自動控制是用戶無需操作,PLC根據水倉水位等參控信息合理調度水泵機組,完成排水。
6 結語
總之,煤礦排水泵房的自動化控制系統(tǒng)能較好的實現礦井泵房的無人值守,使排水系統(tǒng)能夠根據水倉水位、峰谷電價時段等因素,在無人干涉的情況下自我診斷,提高了礦井生產的安全性和自動化程度,降低了運行成本,延長了設備使用壽命等,具有較好的經濟效益和社會效益。
參考文獻:
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