煤矿自动化控制范文

导语：如何才能写好一篇煤矿自动化控制，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词] 煤矿； 遥感技术； 遥感背景； 遥感应用

1 前言

自动化技术在开发我国矿业资源、促进矿业经济发展、实现矿山生产现代化的进程中起着不可替代的作用。因此，将自动化技术应用于传统煤炭企业的改造具有现实意义，它可以提高企业现代管理水平，改变煤炭工业的形象。在上世纪的60年代逐渐兴起的遥感技术，以其具有高速、精确、快捷等特点，被广泛的应用于农业领域、资源领域、环境领域、生态领域、地质及海洋领域等。煤矿区是一种不同的背景、不同的要素之间互相作用而形成的相对复杂的区域，人们的高强度的开采使自然环境遭到了严重的破坏，极大的改变了生态环境，造成了大气和水体等方面环境污染，当然也引发许多的地质灾害，笔者经过对今年来的有关这方面的科技成果的前提上，提出了遥感技术领域应用在煤矿有关领域的具体的三个方向：煤矿区环境污染的监测、煤矿区生态环境的调查及煤矿区地质灾害的分析。遥感技术的广泛应用为煤矿区提供了先进技术和方法储备，为服务于煤矿区资源的环境保护，实现煤炭资源的可持续性开发提供有价值的参考。

2 遥感技术的概述

早在1981年，我国第一个煤炭遥感的专门机构就正式成立了，承担着国家科学委员会“六、五”等重点科研的课题。总结并发现煤层和煤系在地面的光场内及热场波谱特征，建立了煤碳层热红外的辐射分带模式，确定煤炭遥感理论的基础，建立遥感技术对煤炭地区地质调查的工作方法及程序。在1984年，“煤炭部的遥感地质中心”正式的成立，通过对设备的引进及技术的改造，遥感技术的应用领域也随着进一步的扩大，煤矿生产过程中的水害方面的防治、矿井突水方面的预测、矿区的地质灾害及环境调查、煤矿区火烧区域调查监测等发挥着重要的作用。完成“鄂尔多斯地区构造特征遥感地质的研究”项目，很好的奠定煤炭遥感地位。在1986年，煤航遥感的应用研究院正式成立，随着科学技术的进步，计算机软件及硬件的技术快速发展和计算机技术广泛的普及，促使遥感技术也发生突破性飞跃，煤炭资源的调查评价、矿区灾害的调查监测、生态环境的调查和动态监测、煤矿信息管理的系统研究方面，使遥感技术优势得到充分的发挥。前后完成许多诸如“云南三江地区煤炭资源的调查级评价”等复杂项目，取得一系列的高水平研究的成果。在这20多期间，我国有关单位和人员经过了不断的探索、力求创新发展，现在煤炭遥感等方面的技术已经形成航空高光谱和航天的高分辨率、地面的探测及GPS与GIS相结合相对完善的遥感技术研究应用体系，完成各种遥感技术应用的科学研究的项目达到200多项，获得了国家级和省部级的奖励30多项，取得良好社会效益与经济效益。虽然煤炭遥感总应用的水平和西方发达国家相比较仍然有一些差距，但是在煤炭的资源调查和评价方面、煤田火区的调查和动态监测方面研究水平已经正在不断的接近，甚至可以达到世界领先水平。

3 煤矿领域的遥感技术应用

3.1 煤矿区环境污染的监测

第一、大气污染的监测

矿区的大气污染一般来源是工业生产产生的污染和交通运输产生的污染，以及生活污染，主要的污染物有气态的污染物、气溶胶类污染物。在工业生产的过程中所需要的动能、热能及电能来源是燃烧化石等燃料。在工艺生产的过程中排放及泄漏气体污染物和粉尘所造成煤矿区的大气污染。除此之外，矿区的交通运输及居民的生活需要，燃烧矿物燃料向大气排放烟尘和油烟也能致使大气污染。

遥感技术的应用与煤矿区大气污染环境监测理论基础：第一、大气污染可以直接影响到空气中微粒的分布和构成，影响到电磁波在大气中的传播，并利用特定的波段实现其对大气污染中成分直接的分析。第二、空气污染会影响到植被的生长。特定的波长会对植被的光谱特产生很多影响。因此，对植被光谱的特征定量诊断和分析，从而可以反推出大气污染。

第二、地表水污染的监测

煤炭的开采对水污染有着多源性。伴随着煤炭的开采产生的矿井水中一般都含有大量悬浮物，有的表现出高矿化度及酸性或含放射性元素和氧化物，如果直接外排将会对地表上的水资源产生比较大的污染。煤矸石若在雨水淋滤的作用下逐渐形成酸性水。会对周围的水环境造成严重的污染。大型矿井中的工作机械用油泄露，其中一部分会随着矿井水排到地面导致污染环境。另一部分会流到井下也造成污染。除此之外，矿区中的固体废弃物、液态的污染物及空气污染会直接影响到区域地表及地下水资源，将导致严重水污染。卫星遥感技术应用在矿区的水污染监测，主要通过增强的方法来突显出影像中得水体分布情况。运用一种密度分割的方法对矿区不同波段的水体进行分化等级，建立有效水资源污染的遥感技术解译标志。从而实现对地表水污染程度宏观的调查。与此同时，高光谱遥感技术在水资源环境的监测分析和水体污染的定量分析及水质参数的提取等方面应用有明显的优势。

第三、其他的污染监测

矿山中的固体废弃物是由于矿产开采、加工等过程中产生了的废弃岩石，其中煤矸石的排放量最多。矸石山的堆积会引发大气、水、土壤的污染等方面问题。并且会使矿区的景观破坏，会严重影响到附近居民生活及植物生长。遥感监测矿区的土壤污染，主要是通过遥感技术影像对土壤污染区进行定性识别和划分。其次是对植物生长的状态及参数来反推出土壤的污染状况。与此同时用遥感数据来反演出土壤中的污染元素浓度及其他参数。运用高光谱技术遥感信息能定量反演出污染元素和污染物的浓度，进而实现对于土地污染及监测和分析，也能提高监测的效率。除此之外，矿山中的开采通过对视觉、噪音等影响附近居民的生产生活环境，从而构成看到潜在环境的污染源。

3.2 煤矿区生态环境的调查

第一、植被覆盖信息的提取

矿区开采的过程中，在矿山建设工业广场、修简易公路、砍伐附近树木、搭建工人大棚、堆放矿区中的废石废渣等，都会对地表的植被有着较大的破坏，降低本区域的植被覆盖率。与此同时，煤矿区的生产和建设中造成土壤的坚硬和板结，有机质和养分及水分的缺乏。造成了土地的贫瘠，土地养分的短缺，土地承载力的下降，植物会难以生存，将导致矿区很大面积的人工裸地形成。会极大破坏矿区的生态系统。从矿区各个年份和不同类型的影像数据，并运用一些遥感图像方面的处理软件平台，提取和计算出归一的化植指数，再根据类似元二分线性的模型估算出矿区植被的覆盖率。同时，用非监督分类的方法对煤矿区植被的覆盖率进行分类和赋色，进而得出这若干年植被的生长状况和时空变化。

第二、土地利用及覆盖信息的提取

遥感技术应用于煤矿研究中最广泛地方是煤矿区的土地利用分类、环境调查、变化监测。长期煤矿的开采对煤矿区土地和生态环境都造成了严重破坏。尤其是露天煤矿区的土地复垦和生态重建等问题成为煤矿区生态问题中最为重要的研究性内容。热点地区（珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾）和脆弱地区（东北一带，干旱半干旱带）相关的研究已经趋于成熟。在遥感技术与地理信息系统的支持下，以煤矿区相遥感的影像作为数据源。依据矿区土地使用分类的特点及需要。用最大似然法来监督分类和人机相互解译结合的方式来解译。计算出土地利用的程度综合性指数和动态度指数等。有效的分析矿区的土地利用方面的僵盖状况，从而反映出区域土地使用变化结构特征和各个利用土地类型变化方向的演变规律。

第三、景观生态的分类研究

矿区由于是矿业生产有着特殊规律。例如生态环境的扰动和效益递减等规律的影响，生态景观与农地、林地、城市等景观不同。景观变化也会比一般农地和城市的景观更显著。在煤矿区地物遥感技术信息的提取基础上，根据突出的景观演化与生态类型的变化、空见尺度的选择分析和定量研究相结合的原则，构建出有景观类型、景观组及景观系多类分层的煤矿区生态的分类体系。与此同时，基于不同的尺度，煤矿区多时相、多传感器和多分辨率等遥感技术影像的景观分类也是研究的热点。

3.3 煤矿区地质灾害的分析

第一、煤矿塌陷的调查

地下煤炭的开采导致矿区塌陷已经是目前煤矿区主要的地质灾害。因开采塌陷而造成土地的塌陷，致使原来平整的土地逐渐变成凹凸不平，造成了水土流失和季节性或常年性积水的现象，给工业和农业的生产带来巨大损失。用遥感技术能快速且准确的确定塌陷位置及其范围，进一步分析土地塌陷对矿区土地利用有着重要的影响的意义。

第二、草地荒漠化的分析

煤炭开发对于草地的影响体现：草地被直接破坏和草地的荒漠化。采矿扰动是一种人为的驱动力，在生态脆弱区，破坏了草地饿生态系统结构及功能。致使草地的生态系统自我调节的功能下降，破坏了原有的生态系统平衡，导致生态系统脆弱且不稳定。会对草地荒漠化的产生和发展起到重大推动作用。煤矿区的草地荒漠化进行分析比较好的方法是：利用光谱混合分解模型光谱删来提取出沙壤比例及植被盖度。通过主成分饿变换及散度分析，选取植被、沙壤、阴影、轻壤，并利用无约束线性光谱混合分解模型对不同时相的遥感图像进行混合像元分解，采用了逐像元线性内插的方法，构建出不同时段的植被盖影像。

第三、其他地质灾害的调查

煤矿区土地的沉降往往会引起地面的塌陷裂缝、山体滑坡等地质的灾害。通过结合大量的野外调查，可以从遥感技术影像中的各个位置、不同色调及形态等，构建滑坡、地裂缝、崩塌等矿区地质灾害影像的识别标志。滑坡壁会在遥感影像中呈亮白色，常出现于比较高的山坡；在形态上会呈弧形或簸箕形；山底常被人类干扰呈浅蓝色。崩塌在影像上是白色和浅蓝色相混合的现象，往往出现在较陡峭地势的山区，形态表现是漏斗状和片状分布，总体上的面积比较大，人工干扰的因素相对比较弱。地裂缝则在遥感影像中表现为不规则的线，灰白色的色彩，与周边褐色的荒地形成了对比。

4 结论

随着我国经济的快速发展，能源的需求量不断增大，尤其是煤炭资源在我国能源中的比重依然很大，这就对煤矿自动化技术快速发展提出了要求。遥感技术在应用于煤炭的开采和矿区生态环境的分析发挥着重要的作用。因此，煤矿的自动化控制中自然少不了对遥感技术的需求和应用。本文通过对遥感技术在煤矿各个领域中的应用，重点分析了煤矿区环境污染的监测、生态环境的调查和地质灾害的分析和研究，来阐述煤炭自动化控制中的遥感技术。

[参考文献]

[1]戴立乾，赵鸿燕.媒矿区煤尘污染遥感监测研究卟河南科学。2011.27.

[2]张娟，彭胜龙，靳云鹏.等遥感监刺技术在煤矿区环境地质问题中的应用UJ企业导报.2010（11）.

[3]胡振琪，陈涛基于ERDAS的矿区植被覆盖度遥感信息提取研究――以陕西省榆林市神府煤矿区为例UJ西北林学院学报.2012，23（2）.

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煤矿施工企业不断的发展过程中，市场中也出现很多关于PLC的产品，通过对成产厂家和知名度上面来看有很多，这也包括很多的企业，在对这些产品生产的过程中对于不同的品牌在对同一问题进行处理方法上也存在一定的差异，因此，我们需要对以下几点进行全面的考虑。

1.1在选择之前对系统的规模进行仔细的分析

在对生产产品运用的时候通过不同作用进行分析，使用的时候需要我们对不同规模的煤矿进行分析，能够及时的将生产的产品运用到实际工作中，同时还要有效的将PLC产品对不同范围的煤矿进行分析。例如，我们在对西门子电气自动化设备使用的过程中，对于煤矿的产量得到大量的提升，主要就是通过运用PLC设备提高生产效益，在对西门子产品进行分析的时候，对于不同规模的煤矿选择设备也是不一样的，在对瓦斯浓度检测的时候，一般采用微型设备对瓦斯进行检测。但是在对矿井水位变化和运行状态进行分析的时候，也就要通过PLC设备通过逻辑和程序控制来实现，对于这些控制也就具有更高的要求，在对PLC设备选择上也就要选择中等设备，在对矿井工作的所有人员都要进行实时监控，更高的保证井下通信和监控工作的开展，对其全程进行有效的监控，对于这些事情也就十分的繁琐，我们要在监控的时候运用微型和中型设备也就不能满足监控的需要，这时候我们也就要更好地选择大型PLC设备。

1.2I/O点类型的确定

在对电气自动化在控制的过程中具有很多的需求，对于这些需求主要就是对其预计监督的对象的控制，我们在对监控的工作要有效的开展，做好数据统计工程中相应的统计清单，这个过程中要有效的对其进行分类，还要根据实际情况对工作系统容量做出估计，在对这些资源数据进行确定的同时提高设备的控制能力，更好的利用资源，减少资源不必要的浪费。同时在确定设备输出点频率的时候，我们也要通过对矿井自身的实际情况进行仔细分析，同时要准确掌握矿井供电输出的方式，在矿井工作中一般采用晶体管和继电器进行输出。

1.3对编程工具的选择

在对设备进行分析之后，也就要对系统进行统一的编程，对于现在使用的编程主要有手持编程器、图形和PLC与计算机结合编程这三种，这也是煤矿电气自动化控制系统中应用最为普遍的编程手段。对于手持编辑器在运用过程中效率较低，主要就是针对一些较小的PLC设备进行编程，在图形编程的时候使用最多的就是梯形编程，对于这种编程方式十分简单，但是在对中型的PLC编程十分有效。为了有效提高编程的效率，很多时候都是运用计算机与PLC软件对大型设备进行编程处理，对于这种编程方式需要耗费大量的资金，同时还有很多的问题，同时也是针对一些大型自动化控制系统使用。因此，在煤矿电气自动化系统使用中要根据煤矿自身的情况选择适合的编程方法，以此保障系统的编程能够更加迅速高效。

2对系统构架的优化

2.1对硬件的优化设计

对于硬件的优化设计在整个控制系统中具有十分重要的作用，也直接关系到控制系统是否能够稳定的运行，对硬件进行科学合理的设计优化可以有效地提高设备运行的稳定性和安全性，在实际工作中对于硬件优化具有十分重要的作用，对于不同的煤矿在使用的时候也存在很多的差异，对其自动化控制系统的要求也就不同，在对硬件激励性能够分析的时候也要全面了解，我们也就要更好地选择系统的使用性，保证煤矿电路的抗干扰性。

2.1.1优化输入电路设计

在对输入电路的设计进行优化的过程中，要首先对PLC供电电源的电压范围进行仔细的考虑，一般都在85V至240V之间，同时对于电压的分析具有较宽的幅度，但是我们在实际的作业过程中会面临很多的困难，同时再加上我国现今供电自身存在的问题，所以必须在供电系统中安装电源净化器，对干扰进行有效的处理。在安装了净化电源设备之后，系统在运行过程中也能够更具安全和稳定保障，很多都是运用的滤液器以及隔离器等设备，保证输出电路更好的优化，也是保证系统运行正常的必要条件，同时我们在工作中如果出现一些不当的操作，系统运行过程中经常都会出现短路的现象，这也就会导致PLC芯片造成严重的损坏，导致系统不能正常运行。因此我们在输入电路进行优化的时候要保证系统中安装设备的合格，更好地解决短路故障造成的损坏。

2.1.2优化输出电路设计

对于电路输出的优化设计，这也就需要我们更好地结合煤矿的实际生产要求，对煤矿设备中每一种指示灯进行选择和调节，还要更好地选择电路输出的方式，这也就可以更好地保证输出过程中的效率，还能有效地提高系统运转的速率。在对电路输出的时候尽可能地简化采用继电保护装置作为输出的基本方式，在对继电保护装置本身也就具有较好的抗干扰和保护电路的能力，但是在对相应的设备进行分析之后，对于PLC设备电路输出过程带有的电磁线圈，这也就会导致PLC芯片造成严重的损坏，为了能够有效地避免这种情况，在设备工作中都会采用续流二极管联到电路盘中，在电炉盘并联了续流二极管之后能够很好的吸收浪涌电流，最大限度的保护了PLC芯片。

2.2对软件设计的优化

对于整个系统的运行核心就是系统自身所运用的软件，系统软件在进行优化的时候，我们主要目的就是提高系统运行效率，软件优化要和硬件同步进行，优化软件的过程也就是将软件设备通过处理之后保证系统运行的有效性，将其转化为控制图形，在这种情况主要就是对目前PLC系统面临的问题进行分析，更好地通过优化软件解决相应的问题，我们在分析问题的时候，首先就要根据软件的结构和作用进行分析，在设计的时候根据相应的规模进行，通过有效地优化软件提高实际工作中的效率，也能更好地保证生产效率。

3结束语

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本文就煤矿电气自动化控制系统的优化设计进行了论述。

关键词：

露天煤矿;电气自动化;控制系统;优化设计

1露天煤矿电气自动控制系统硬件方面的优化设计

1.1优化输入电路

输入电路的优化需要考虑在正常状态下的PLC供电源的电压范围，一般情况下，煤矿企业所采用的电压范围为：85.0V~240.0V，电源幅度为155.0V。但在运行和管理中，由于现场情况的复杂性，导致存在众多因素的干扰。例如我国的供电系统在运行时，周围的环境相对恶劣，常常受到外界因素的影响，从而时常出现电力中断的现象。因此，在使用自动控制系统设备进行煤矿开采工作时，就需要采取紧急预案措施，例如：安装电力净化装置（滤波器或隔离器等）。在设计的过程中，要时刻保持PLC输入电源的直流电压值稳定在24.0V，负载要根据环境的变化而调整。合理配置电路，避免运行时出现短路或断路。在操作之前还应该检查PLC芯片，确保其没有受到损坏。为了确保电路稳定，电路需及时更换高质量的保险丝，避免跳闸，从而造成严重的事故。

1.2优化输出电路

在煤矿电气自动化控制系统的输出电路中，需要优化输出电路。优化需要结合实际情况加以选择，选择的内容包括：相关设备的标志、指示、转速等，从而保证设备的配置能够满足煤矿电气自动化控制系统的工作。在正常状态下，若电气自动化控制系统的输出频率低于正常频率时，则可以通过继电器继续完成。这样可以合理化的设计电路，而不破坏电路的抗干扰性能，且不会影响负载端的正常工作。若电路的负载端为感性负载时（如：电磁线圈），当出现断电情况时，电路仍会通过一定的电流，当浪涌电流值较大时，就有可能烧毁芯片，甚至整个电路。为防止这一现象出现，可以在负载端设置二极管用以吸收浪涌电流，保护电路系统，而不至于被烧坏。另外，为了确保电路能够稳定运行，我们通常采用中间或固态继电器，从而增强电路的灵活性。

1.3抗干扰能力的优化设计

在煤矿自动控制系统的设计中，抗干扰能力的设计是必不可少的一部分。当自动控制系统的大致结构完成后，紧接着就需要对其抗干扰能力进行设计。一般而言，煤矿企业中的电气自动控制系统经常处在相对恶劣的环境中，从而其稳定性较差，这就对我们的设计工作提出了更高的要求。通过分析我们发现在系统的长期运行中，往往因为磨损或是其他原因，导致电磁脉冲对系统芯片造成一定的破坏。因此，优化芯片的设计是工作的重中之重。通过电磁分析，我们发现可以采取的具体措施有如下几种：第一，采用1:1隔离变压器，降低干扰频率，这是由于电网中原副边绕组之间的电容耦合所产生的各种干扰，另外，在实施的过程中需要将电容接地。第二，将电路装置放入金属外壳内，从而实现屏蔽电磁的作用。金属有良好的屏蔽作用，且能有效地防止外界的干扰。第三，优化系统周边的布线设置，采用合理的手法改造线路，区分强电动力线路和弱电线路的走势，并用双绞线屏蔽模拟信号传输线的电缆。

2露天煤矿电气自动控制系统软件方面的优化设计

2.1程序结构的优化

煤矿电气自动化控制系统的主要结构形式为基本程序设计和模块化设计两种，但至于要采用哪种结构形式还要根据实际情况加以选择。但是，为了方便日后软件的修改和设计及进一步开发煤矿电气自动化控制系统，我们一般采用模块化的结构设计形式。在模块化的设计结构中，我们一般按照如下的方式进行操作：第一，勘察现场情况及企业生产要求，将煤矿电气自动化控制系统所控制的对象模块化，每一模块对应一个执行任务。第二，通过对每一模块进行程序的编写和调试，完成每一模块的任务。第三，当所有的子模块都完成后，将其连接拼装，形成一个完整的程序。这样的工作流程便于查找错误，使得系统划分整齐、调整便捷，从而与现场的生产过程有更高的契合度。

2.2程序过程优化设计

实现煤矿电气自动控制系统的优化设计的核心实质在于：确保优化对I/O接口分配。在执行的过程中，我们应该根据实际情况尽最大努力实现对整个煤矿电气自动控制系统的I/O信号的编制，在这一基础上，系统内部所对应的计数器和计时器等也需要进行集中的编制。当这一工作完成之后，对这些地址分配的情况需要加以详细的记录。另外，我们在设计的过程中需要注意对PLC的控制优化设计，从而极大地提高煤矿电气自动控制系统的工作效率。在这一过程中，我们还需要简化PLC控制程序所控制的设计结构，尽量不要占用更多的内存空间，从而缩短扫描时间。另外，可以多次循环利用PLC芯片所对应的各类触点。在程序设计中安装控制按钮，利用二分频技术控制能源的使用，从而降低资源的消耗，并在一定程度上提高了自动控制系统的运行速度和运行效率。

3煤矿电气自动控制系统的设备的选择优化

目前市场上有很多自动控制系统的设备可供选择，但是无论是哪一种都要找准其适合的工作环境，才能发挥出其应有的价值。煤矿电气自动控制系统的设备品牌有：合力时、研祥、LG、GE、SIEMEN等。在选择的方面本人总结如下。

3.1明确煤矿电气自动控制系统的工作模式

在选择时，明确煤矿电气自动控制系统的工作模式及规模大小是一个必须的过程。若我们根据企业生产要求和实际的工作环境，以西门子的PLC产品作为选择，在不同的作业任务及工作状态下，选择的PLC型号也是有所差异的。SIEMENS7-200等微型PLC产品适合瓦斯浓度的检查，SIEMENS7-300等中型的PLC产品适合测量矿井水位的变化，SIEMENS7-400等大型的PLC产品则可以对矿井工人安全进行监控。

3.2确定I/O点的类型

由于施工的复杂性及实际要求有所差别，设备I/O点的数量和类型有很大的差别。因此，在这方面我们需要进行统计，并做好及时地记录，并根据记录的结果做出预算，从而避免过度的浪费。由于供电条件的不稳定性，在选择设备输出点的动作频率时需要对应选择输出端。

3.3选择合适的编程工具

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关键词：自动化控制技术；煤矿通风系统；应用

一、自动化控制技术

（一）自动化控制技术工作原理。将自动化控制技术运用到煤矿通风系统中，技术控制员主要的工作就是采用分散监测和整体控制的方式，在煤矿底下安装很多的监控摄像头和监控设备，这些监控装置需要平均的安设在煤矿中，从这些设备中获得煤矿中的各种信息，这些信息主要可以分为煤矿中风量与风速、空间温度和空间各种气体含量等，当监控设备将这些信息收集完成之后，自动化技术再将信息传输到互联网中对其进行各种计算和分析，通过对资料的收集和分析，得出煤矿中通风系统中存在你的各种问题，最后针对问题原因，同时根据不同煤矿自身的特点制定出属于其自身的风量控制方案，对煤矿中通风情况进行处理，最终促进煤矿开采工作顺利进行。

（二）自动化控制技术的构成。在自动化控制技术中简单就是指通过在煤矿开采工作环境中安装各种监测装置，从而对其工作环境各种温度和风度进行监测，通过监测可以获得大量的有效信息，自动化控制技术再将其传输到互联网计算系统中对其进行分析和整理，最终提出解决煤矿中通风系统问题，在这个过程中包括三个部分：传输系统、通风系统和总控中心，每个部分之间是紧密相连的，三者只有互相合作才可以使煤矿通风系统更有合理科学，接下来将对其部分进行详细说明：首先，对于传输系统来说，其简单来说就是指信息的发出和接收，在自动化控制技术中虽说是自动化技术，但是并不是说没有人进行控制和操作，在整个过程中就是由部分工作人员根据设备的特点来操作设备，定期操作设备进行信息指令，在这些信息发出来之后一些监控设备就会根据命令进行工作，在进行传输指令时主要分为频分制、时分制两种方式，其中频分制是根据信息的频率，时分制是根据信息的先后时间，传输系统类似于重要的交通系统，在这整个体系中非常重要；其次，对于通风系统来说，在自动化控制技术中当通过传输系统知道了煤矿中风量和温度基础下，就需要采用通风系统进行适度调节，对煤矿内部进行风量调节主要分为风门和百叶窗进行控制，或者充分利用通风机电机转动进行控制，这两者就是对煤矿通风情况的直接处理；最后，就是总控中心，总控中心实质上就是充分利用计算机系统将传输系统传输过来的各种信息进行分析和整理。

二、自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用

（一）监测分析相关数据信息。自动化控制技术就是利用相关设备和设施对事情发展情况进行收集，当自动化控制技术真正运用到煤矿通风系统中，在开始之前首先就会在煤矿内部安装很多摄像设备和监测设备，这些具体设备目的就是通过频分制、时分制两种方式对其进行监控，对煤矿内部温度、内部气体总数、风量与风速以及风的方向灯进行监测，这些信息对煤矿工作非常重要和关键。在自动化控制技术在收集这些信息之后，就会充分利用数学曲线呈现信息数据，工作人员就会利用计算机软件系统将这些煤矿信息转化为图像和图形，曲线可以分为实时曲线和历史曲线，主要就是为了将这些信息更加形象生动地进行展示出来，将其整个运动状态进行表示，从图形中看出煤矿中通风情况，更加方便工作人员找出存在的问题从而提出具体解决措施。

（二）对系统中的故障能够及时发现并进行相应的处理。当自动化控制技术运用到煤矿通风系统中，首先会收集煤矿内部很多信息，对这些信息进行图形转化，在这种情况下非常容易发现其中存在的各种问题，对煤矿内部通风系统中存在的临时系统障碍就会及时进行发现，例如当煤矿内部风速比较低，内部空气流动量较低，在这种情况下就会产生温度过高，根据收集的各种信息我们就可以进行推测系统发生问题的原因，根据设备正常工作和各种参数和出现障碍后的各种参数进行判断，同时将事先准备好的风机进行投入使用，及时进行处理问题保证煤矿内部空气正常流动。自动化控制技术在应用过程中，在遇到系统发生问题时不仅会对其进行判断，同时会发出警报，对工作人员进行提示，以便工作人员可以及时处理防止安全问题的出现。

（三）设置系统、完整的安全体系。在自动化控制技术中，我们不仅会对煤矿内部进行收集信息，不仅会对其障碍问题进行发现和处理，同时会设置系统和完整的安全体系，这种安全系统体现在煤矿监测工作的每一个步骤中，例如对于不同的工作人员设置有自己特定的工作，不可私自进行干涉和了解其他信息，同时保持分散监测和统一管理的理念，力求在局部安全和整体安全相结合，保证整个系统的安全有效运行。

参考文献：

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关键词：煤矿自动化；雷电安全；安全措施；防护办法

雷击的破坏具有较强的综合性，可以顺势细化出机械、热、电效应等不同类型的破坏情况，特别是由此而滋生出电磁辐射，往往会令弱电设备出现严重的损坏迹象。煤矿矿区通常处于空旷或是山区地带，引发雷击事故的概率相对较高。因此矿井综合自动化控制系统在现场安全生产活动中有着极为深刻的影响[1]。但是现实往往与之相悖，涉及煤矿雷电的设施安全却未能得到合理重视。因而尽快探讨出有效的煤矿自动化控制系统的雷电安全防护办法尤为必要。

1煤矿自动化控制系统主动进行雷电安全防护的必要性

煤矿自动化控制系统归属于弱电体系行列，本身抵抗雷电的能力不足，即便进行相关屏蔽设备引入，滋生感应影响的概率也未必能快速缩减[2]。但是煤矿自动化控制系统在煤矿安全生产活动中又发挥着决定作用。因此，为了保证尽量减少雷电击打带来的消极影响，使得煤矿本身可以持续性地安全运营，进行自动化控制系统雷电安全防护方案的科学性规划布置很有必要。

1.1有助于大幅度提升煤矿安全生产的绩效水平

煤矿自动化控制系统可以说与煤矿现场安全生产中的诸多因素维持着极为缜密的关联，包括矿区排水与通风条件的保障、现场环境危险程度的检测、监控视频的录制和供应等，都必须利用煤矿自动化控制系统加以协调性处理。特别是经过雷电防护体系完善化构建之后，能够令上述技术设备得到妥善性运作的前提下，切实地为整个矿井安全体系运行的有效性提供一定的支持服务力度。

1.2有益于全面保障煤矿生产的生产状态

煤矿生产活动本身保留着较强的连续特性，而经过煤矿自动化控制系统创建与运营之后，则可以更好地控制这部分生产活动的连续性和最终的能效。特别是经过雷电防护体系日渐完善之后，则可以保证顺利规避因为气象风险造成的煤矿停工或停产状况，进一步有机保障整个生产活动的连续性。

1.3有利于将煤矿自动化控制系统的损坏风险降低到最小范畴

煤矿自动化控制系统始终属于弱电系统，其本身的系统承载力可谓是极为有限。一旦说突发雷击事件过后，因为煤矿自动化控制系统内部的数据存储和处理设备，以及传输信号的网络，都将无法全面承受过强的电压或是电流冲击，因此，非常容易导致熔断热效应和击穿等消极状况。如若长期放置不管，最终势必令一切关键性设备陷于完全损坏的尴尬境遇，给生产企业造成难以想象的经济损失。

2现代我国煤矿自动化控制系统进行雷电安全防护的科学合理性办法

2.1直击雷防护的措施

首先，督促有关技术人员在第一时间内将接闪线/网进行架空处理，否则就是针对单枝或是多枝独立的接闪杆实施安置，之后配合这类相对独立的接闪装置来处理对应的接闪事务。其次，考虑引入和沿用与自然接闪器规格要求相互贴合的结构设施，进行必要的防雷设施规划设计，毕竟接闪器只可以针对被三维空间包围的区域实施保护。需要注意的是，接闪器的接地与引下系统也存在一定的可靠性，大多数状况下有关技术人员选取沿用的冲击电阻为稳定在10Ω以内，至于独立性的防雷设施和处于被保护状态的建筑物、井口、钻孔、管道、电缆等金属物间的距离，则要尽量保证超出5m，对应人行道彼此的间距则保证不小于3m。

2.2电源系统本身进行雷电防护的方式

因为煤矿电源线路主要借助地面和井下两类结构单元布置拓展，因此，在处理这部分线路的雷电防护工作期间，理当结合上述两类结构单元状况加以研究论证。文章主要将煤矿自动化控制系统作为研究对象，针对当中电源系统具体的防护方式加以论证解析。首先，地面地缘设备雷电防护的技巧。通常状况下煤矿自动化控制系统的电源主要利用TN-S接地制式，与此同时选取4级保护方案。电源一级防护结构中主要选取波形为8/20μs、通流容量为100kA每线的B级电源电涌保护装置，其核心作用是尽量保证其感应雷击过电压维持在6kV以内；电源二级防护结构则是针对TN系统电源组织的第二级雷电防护方案[3]，其间应该保证选择波形为8/20μs、通流容量为60kA每线的电源电涌保护装置，与此同时注意令线路残余感应雷击过电压维系在4kV以下；电源3级保护便需要选取波形为8/20μs、通流容量为20kA每线的电源电涌保护器，同时规避感应雷击过电压超过2.5kV的现象；电源末级保护应该确保结合有关设备的实际状况，进行波形为8/20μs、通流容量为20kA每线插座型电源电涌保护器选择应用，并保证对应的感应雷击过电压不会超出1.5kV；至于不间断电源（UninterruptiblePowerSystem，UPS），应该注意将对应的直流电源电涌保护器进行并联控制，并在后背电源UPS线路的前端位置加以装设。其次，井下电源设备雷电防护的办法。由于井下供电系统电源线路保留一定的特殊性，因此在针对避雷器加以选取应用期间务必要进行各类状况交互式验证分析。如要将对应等级的避雷器在电源线路各级变配电系统的前端安装，同时选择将安置地面电源设备避雷器的要求作为参考；又如电涌保护器（SurgeProtectionDevice，SPD）的启动电压、漏电压、残压、能量配合等不同类型参数的选取工作，要予以充分重视，包括660kV供电的电源系统不得针对常规启动电压560V的避雷器加以匹配，否则会令避雷器长期维持在导通的状态之上，特别是在保护电器的过程中会出现跳断电源的状况，最终使得整个生产供电活动变得极为不正常；又如SPD保护要尽量做到多级控制，必要状况下可以考虑将高压防爆专用的避雷器，在采区、井下中央、矿井地面等等不同类型的变电所前端安置。如若矿区内部经常引发雷击状况，则务必要将专用的避雷器在矿井地面变电所工作面配电点前端和出线端安置。

2.3监控系统雷电防护的手法

负责进行信号传输的线路务必要保证选择屏蔽线缆，与此同时线缆屏蔽层应该覆盖在煤矿入井井口的区域之中并进行妥善的接地处理，目的是令接地电阻控制在合理的范畴之内。第一，在针对井下分站和主控接口进行连接的线路，务必要将对应分站接口形式的避雷器信号SPD1安置在分站总线进线的前端位置上；而在进行井下监控分站和主控接口连接的线路，务必要保证将对应主控端接口形式的避雷器信号SPD2安置在主控接口设备前端之上；面对于主控接口和计算机主机相互连接的线路，则需要将有关适应接口形式的主机避雷器信号SPD3覆盖在主机的前端；最后基于各类服务器和交换机运行的必要性考虑，选择将SPD4适当地在前端装设。需要额外加以强调的是，有关SPD最好在沿用国际知名品牌的元部件的同时，保证其反应的灵敏性、防爆功能的优质性、通流容量的较大结果、插入损耗的状态最小等。第二，务必要保证端口数目差距不大，并且接口类型号相同的多端信号浪涌保护器，在不同类型交换机的前端位置装设，与此同时，更需要将SPD3和SPD4的频带范围加以持续拓宽，保证和10/100/1000Mbps等传输速率相互适应之后，保留较为理想化的自动恢复和响应动作、相对不高的残压水平和插入损耗、布局相对紧凑的机构，以及安装的方便快捷性等。另外，还应该保证和综合布线的实际要求相互贴合，如此才能更为高效率地进行日后各类雷电冲击和浪涌效应抵御，即便是经过较多次数的雷电冲击过后，这部分防雷器始终能够做到循环应用。需要注意的是，SPD连接之后，必须保证不会针对电缆的屏蔽效果造成任何消极性影响，具体做法是接地端的接地电阻不超过2Ω的同时，尽量维持连接线直和短的状态。

3结语

综上所述，煤矿自动化控制系统能够保证在大幅度提升煤矿生产安全性的基础上，极力削减有关安全事故的滋生概率，最终大幅度提升煤矿整体的生产能效。当然，煤矿自动化控制系统不单单进行强电系统整合，同时还需要进行完善化的弱电网络创建。在该类环境之下，有关煤矿自动化控制系统只具备较低的雷电抵抗能力，如若不考虑将防雷电工作落到实处，势必会对整个系统正常运作结果和现场安全状态造成深入影响。希望本文能够对有关煤矿施工和管理人员有所帮助，助力我国煤矿开采事业呈现出全新的竞争与发展。

[参考文献]

[1]杨先和.爆炸和火灾危险环境雷电防护安全评价方法浅析[J].民营科技，2010（11）：144-151.

[2]张军利.浅析煤矿自动化发展现状和应对策略[J].电子世界，2013（14）：133-138.

篇6

关键词:PLC；皮带缓冲仓；自动化控制；应用

Abstract: This paper discusses the application of PLC in control system of belt surge bunker.

Keywords: PLC; belt surge bunker; Automatic control; application

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：

项目需求

为了保障矿山的安全生产以及提高生产效率，我矿在-500中石门主运输皮带下建立了两个缓冲仓，以下简称1号仓和2号仓，皮带缓冲仓投入使用已有一段时间，目前缓冲仓的使用还没有实现远程自动化控制，还需人工现场操作皮带缓冲仓系统，为了提高生产效率，以及安全监控，达到无人值守的目的，准备对缓冲仓所涉及到的设备进行远程自动化控制，使得调度室操作人员能直接对该系统进行远程自动化控制，将其作为一个独立的系统融入矿山综合自动化平台。按照缓冲仓使用的管理规定，根据前期调研，缓冲仓自动化控制系统需要实现的具体功能如下：

1.1号仓2号仓煤位监测

2.1号仓2号仓给煤机自动化控制（启动、停止）

3.1号仓2号仓给煤机视频监控

4．仓下皮带的自动化控制（启动、停止）

5.1号仓2号仓分煤器视频监控

6.1号仓2号仓分煤器自动化控制（升、降、限位回馈）

2.系统设计

2.1系统的总体设计

系统总体设计图如下：

图2-1

2.2 PLC系统设计

此系统主要包括PLC防爆柜，127V电磁阀，额定电压250VPLC继电器，超声波煤位监测器，限位开关等设备。

系统的工作原理及流程如下：

1.分煤器的工作原理及流程

上位机控制1号分煤器降下，当1号分煤器降到指定位置时，通过触发限位开关返回“降到位”信号，此时PLC给控制分煤器的电磁阀的继电器发出“停止”信号，1号分煤器停止下降并开始分煤，此时煤流开始落入1号缓冲仓，当1号仓满时，通过超声波煤位监测器给PLC发出“满仓”信号，PLC接到“满仓”信号后通知上位机，此时上位机向PLC发出“升”信号，1号分煤器开始升起，当1号分煤器升起到指定位置时，通过触发限位开关返回“升到位”信号，此时PLC给控制1号分煤器的电磁阀的继电器发出“停止”信号，1号分煤器停止上升。同理，2号分煤器的工作原理流程与1号分煤器相同。

2.仓下皮带给煤机的工作原理及流程

通过上位机向仓下皮带PLC发出启动信号，仓下皮带启动并向上位机返回“已启动”信号，这时，上位机向1号给煤机发出“启动”信号，1号给煤机启动，并返回“已启动”信号，这时1号缓冲仓的煤开始流向仓下皮带，当1号仓的煤位通过超声波煤位监测器监测煤位到达极限位置时，上位机给1号给煤机发出“停止”信号，给煤完成。同理，2号给煤机的工作原理与1号给煤机相同。

2.3 上位机系统设计

此系统主要包括，工控机，IBM服务器等设备，此系统的上位机界面是基于SCADA上位机可视化开发平台设计，通过对PLC提供的点表的数据进行可视化设计，方便快捷，此外通过对实时数据库系统编程配置，系统实现了权限控制，使得皮带缓冲仓远程自动化系统的操作得到了安全保障。系统登录后的具体操作界面如下图：

图2-2

2.4工业视频系统设计

为了对缓冲仓系统进行远程可视化操作，分别对系统的1号仓分煤器、2号仓分煤器、1号给煤机、2号给煤机位置安装了数字化防爆高清摄像头，使得调度室操作人员对此系统的运行状态一目了然，实时监控，对系统的安全运行，提供了有力保障。摄像头通过光缆直接接入井下-500中石门西门子环网交换机，调度室上位机通过环网直接访问每个摄像头，利用先进的NVS数字摄像头管理软件对摄像头进行管理，能使操作员很方便的对每个重点位置进行全方位高清晰监控。

3.运行总结

此系统实现了远程可视自动化控制，提高了调度室的机能，降低了人员维护成本，确保了生产安全，提高了生产效率。

本系统的主要优点表现在以下几个方面：

上位机的控制界面更直观，系统的操作仅需操作人员通过上位机直观操作即可，实现了全数字化，大大降低了操作人员的工作强度。

采用微机控制技术，使整个系统运行的智能化、自动化程度大大提高。

由于实现了远程自动化控制，达到了无人值守，为企业节省了人员开销，大大降低了企业的生产成本。

高度集成的微处理器控制系统，控制方式灵活多样，性能可靠。

具有多种功能外接控制接口，可方便实现异地控制或自动控制。

远程可视化操作，使得操作人员对生产现场一目了然

参考文献

［ 1 ］罗初东，凌耀基，吴志恩.现代实用电子技术手册.2007．

［ 2 ］浣喜明，姚为正.电力电子技术.高等教育出版社.2012．

篇7

【关键词】煤矿压风机；压风机自动化；模糊PID技术

1 概述

煤矿压风机担负着全矿风动机械和卸煤机械的动力供给任务，其工作的可靠性和安全性直接影响着全矿的正常生产和经济效益。山东能源淄矿集团岱庄煤矿压风机24小时不间断的运行，而煤矿每时的用风量又都不一样，这就容易造成供风压力不稳，不能满足煤矿恒压供风的要求，同时压风机时常工作在空载状态加剧了设备的磨损，也造成了电能的大量浪费。

针对目前岱庄煤矿压风机供风系统稳定性差，系统基于目前工业领域应用最广泛的PLC控制器，在传统PID控制中融入了模糊控制理念，依据系统状态实现在线调节PID参数，提高系统对于各种情况的适应性，增强系统稳定性，从而实现了煤矿压风机供风压力的自动调节，提高了煤矿机电设备的自动化与智能化水平。

在常规PID的基础上增加模糊参数自整定控制器，以弥补常规PID控制器无法实现参数的在线调整的缺点。系统以误差e和误差变化ec为输入，通过模糊推理作出相应决策，找出PID的三个参数 、 、 与误差和误差变化之间的关系，从而实现在线自动调整 、 、 ，使被控对象达到理想的控制效果。

（1）输入模糊化过程：定义输入输出的模糊集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；

（2）建立模糊规则表：根据误差以及误差变化趋势来设计消除误差的模糊规则，从而建立输入e、ec与输出 、 、 的模糊规则；

（3）模糊推理过程：建立模糊推理系统，并计算得出系统控制参数 、 、 。

（4）反模糊化过程：将模糊化的结果通过重心法转化为PID控制器可读的确定值。

3 控制器设计

该控制系统以西门子S7 - 200 PLC作为控制核心，通过模糊控制算法对PID控制器中 、 、 三个参数进行在线调整，然后经由PLC将调整结果的控制指令传送给压风机、变频器等现场设备以达到最终的控制目的。

模糊PID控制部分的设计步骤：

（1）将系统A/D采样得到的给定值 与实际输出值 传入PLC，并计算相应e、ec；

（2）建立模糊控制查询表，进行输入模糊化处理，并将结果存入相应寄存器中；

（3）模糊推理，并将得到输出量 、 、 进行反模糊化处理，然后将处理结果置入相应寄存器中；

（4）建立PID回路表，并将PID各参数写入回路表；

（5）读取过程变量，进行回路输入标准化处理后写入回路表，执行PID运算；

（6）将PID回路运算结果进行D/A转换，然后将模拟量作为控制信号输出。

4 项目实际应用效果与仿真结果分析

山东能源淄矿集团岱庄煤矿井下-410水平东翼压风机房设有3台MLG25.5/8型号的矿用螺杆压风机，根据煤矿要求供风系统压力应达到0.6～0.7Mpa。将模糊PID技术应用于煤矿压风机自动化供风系统后，运行结果表明，实现了系统的最优控制，也达到了节能减排以及提高系统稳定性的效果。

5 结语

煤矿压风机承担着全矿风动机械和卸煤机械的动力供给任务，是煤矿生产的重要设备。本文针对压风机供风压力不稳的问题，采用了模糊PID控制器对其进行改进，提高了系统稳定性，降低了设备故障的发生，节能效果明显，最终实现了系统要求。

参考文献：

[1]刘金琨.智能控制（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2]赵景波.MATLAB控制系统仿真与设计[M].北京：机械工业出版社.2010.

篇8

关键词： 煤矿 环网 自动化

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

理论与实际

煤矿井下生产过程复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响生产和人身安全。下井工人作业强度大，工作压力重，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速履行煤矿安全监测职能，有效进行矿工管理，保证抢险救灾、安全救护的高效运作显得尤为重要和紧迫。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。同时如何改变目前煤矿企业对井下人员落后的管理模式，如何实现管理的自动化、信息化也成为所有煤矿企业关心的问题。我们认为，建立以灾害预防、事故救助、电子信息化管理为主要目标的信息化和自动化建设能够很好的解决上述问题。

工业环网及自动化系统现状

1.工业环网

目前德国赫思曼工业以太网交换机在煤矿自动化系统中的应用最广泛、也是是目前全球工业以太网技术的领导者。其工业交换机（含现场及核心级设备）均具备工业级别的端口实时性（端换延时小于5us），不论网络中交换机连接级数有多少，不论网络拓扑结构如何，均可简单的计算出任意的端口对端口的总传输时延，在一般情况下均可满足各种控制系统的需要（如PLC、DCS等）。同时赫思曼交换机网络支持的拓扑结构丰富，可以简单的基于骨干环网向各个方向扩展出冗余的区域子网，整个扩展过程不需要暂停现有网络的运行，且配合模块化交换机设备，可以减少光电转换设备，提高系统可靠性。在扩展过程中，赫思曼的全网端到端冗余恢复性能不受网络规模变动的影响。

根据煤矿井下巷道布置图，将煤矿井下工业环网布置成几个个独立的千兆光纤环网加星型结构，具体方案主要考虑主干环形网络的组件设计。

2.目前各煤矿自动化系统建设情况

目前各个煤矿已经建设完成的自动化系统大多为有水文监测系统，人员定位系统，皮带运输系统，矿井提升系统，洗煤厂自动监控系统，瓦斯监测系统，泵房自动化系统，斜井运输系统，矿井供电监控系统，充填系统，压风自救系统等。如此多的系统，但一直没有统一的数字化平台对煤矿各自动化系统进行整合，目前可以通过工业以太网的建立，为各系统数据的采集及数据的整合开拓了一条新的路径。因此在运用工业控制环网提高企业自动化水平的建设方面，各煤矿企业应具有超前意识。

3.自动化系统与工业环网的结合情况

井下工业环网的建设，需要敷设光缆做为主干线路，覆盖煤矿井下各个主要泵房，变电峒等重点区域，然后就近将井下现有各自动化系统接入工业交换机，保证各系统运转正常，数据传输准确。日后其它自动化系统陆续接入井下工业环网，以环网高速路为系统数据传输线路，保障各系统数据传输正常。

三．工业环网为企业自动化系统提供的安全性

现在已经有不少煤矿的井下生产监控系统接入环网。为了保证环网的安全性，煤矿应设计把工业环网与办公网隔离开。网络隔离分为物理隔离和逻辑隔离两种。物理隔离从网络层隔离互联网和内网，通过网闸、双硬盘、两套主机、网络隔离卡等方式来实现互联网和内网隔离。但往往需要花重金和大力气部署隔离产品，不仅建设成本高、建设周期长，而且维护管理工作量成倍增加，员工也使用不方便。所以对一般煤矿来说，将危机四伏的互联网与内部办公网络进行逻辑隔离，是安全、有效的保护内网信息安全和安全生产的最重要的措施。因此煤矿企业可以采用防火墙来隔离工业环网与办公网，井上、下工业环网都汇聚到煤矿企业的网络机房，通过防火墙来连接煤矿企业的办公网，这样就从逻辑上来达到网络隔离的效果。

其次，煤矿企业员工在平时工作中，既需要访问互联网，又需要访问内部的办公网和生产网，而网络环境恶化使得这种办公方式给内部网络带来了巨大的潜在风险。员工在上网互联网访问网页，接收邮件时遭遇了病毒攻击，导致PC中毒。由于病毒触发后具有快速复制和传播性，往往内网一个用户中毒后，其他PC、甚至服务器均有遭遇病毒攻击的可能，导致的内部系统瘫痪，带来的将是经济利益的损失，对于煤矿企业来说，更可能直接影响到安全生产。所以出于安全性的考虑，煤矿企业必须采用网络隔离的方式，从网络层隔离互联网和内网。企业实现网络隔离后，可以防止病毒通过访问外网的计算机传入公司的工业环网，并制定访问规则，控制办公网中计算机访问工业环网中监控的服务器等重要设备的权限，保护内部网络安全的同时，保护了企业内部信息的安全和生产监控系统的安全。

四．工业环网为提升企业自动化水平带来的效益

煤矿工业环网的建成为井下自动化系统数据传输提供了数据传输保障，减少了各系统建设过程中网络上的重复建设，各自动化系统终端可就近接入井下工业环网交换机，避免了井下重复放线及日后线路维护带来的经济投入及人力投入。同时节省了各系统在网络连接中使用的各种网络设备，如光端模块，视频转换模块等。

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关键词:智能化技术;电气工程;自动化控制

21世纪以来，随着我国社会经济的快速发展以及科学技术的不断进步，生产领域智能化水平得到了大幅度提升，在这样的背景环境下，生产制造领域纷纷进行了改革，加强对智能化技术的有效应用，使生产效率得到了大幅度的提升。笔者在中国神华哈尔乌素露天煤矿机电管理部门工作，结合笔者的工作经验来看，电气工程自动化控制的发展，是现代化煤矿开采必须把握的一个重点内容，也是煤矿开采效率和开采质量提升的有力保障。电气工程自动化控制目标的实现，离不开对智能化技术的有效把握，只有了解智能化技术内涵，对智能化技术的应用要点进行有效把握，才能够更好的满足电气工程自动化控制发展需要，使自动化控制的水平和质量得到更好的提升。但在实际工作过程中，电气工程自动化发展，存在着效率低下的问题，如何在技术层面进行创新，是电气工程自动化发展必须把握的一个重点。本文在对相关问题研究过程中，结合笔者的切身体验，就智能化技术应用问题展开了研究和探讨。

1智能化技术相关理论概述

电气工程自动化控制发展过程中，其智能化、自动化水平关系到了电力工程自动化发展的效果和质量。智能化技术在应用过程中，从原来的信息搜集、信息处理等方面，扩展到了电子电气技术等领域，使其应用范围得到了较大的拓展。智能化技术范围的拓展，为智能化技术在电气自动化控制中应用创造了有利条件［1］。智能化技术是电子信息技术的一个重要组成部分，其在应用过程中，注重提升电气工程自动化控制的效率，能够对电气工程的成本进行较低，从而为工作人员提供较大的便利。智能化技术的发展，为电气工程自动化技术发展创造了有利条件，对于更好的满足实际生产需要，打下了坚实基础［2］。

2智能化技术在电气工程应用的特点分析

智能化技术在电气工程中应用，具有其独特性，正因如此，使智能化技术在电气工程领域得到了有效的推广，更好的满足了电气工程自动化控制技术的发展需要。结合实际情况来看，智能化技术在电气工程中应用，其特点主要表现在了准确性、控制智能化、控制模型三个方面［3］。

2．1准确性

智能化技术在电气工程自动化控制中应用，能够很好的提升控制的准确性，从而使相关处理技术的效果得到大幅度的提升。随着电气工程自动化的发展和进步，其在实际应用中的作用越显突出，如何提升控制的准确度成为电气工程自动化控制考虑的一个关键性问题。智能化技术在进行数据信息处理过程中，不论是常用数据还是不常使用的数据，都能够使数据处理效果得到较好的提升，保证数据处理的准确性。智能化技术的应用，考虑到了传统电气工程控制存在的不足，能够实现对全体对象准确、可靠、高效的控制，为电气工程自动化发展创造有利条件［4］。

2．2无人化操控

与传统的电气工程自动化控制技术相比，智能化控制技术在应用过程中，能够对电气工程的鲁棒性变化情况进行较好的把握，从而满足电气工程自动化控制的实际需要。在对智能化技术应用时，只需要结合设计情况，对相关程序信息进行设计，可以实现无人化操控，节约人力，并能够减少人力操控过程中可能存在的实际问题。通过无人化控制，能够保证电气自动化控制的效果和质量，使电气设备运行更加可靠、稳定［5］。

2．3不需要使用控制模型

智能化技术的应用，能够在很大程度上解决生产现场存在的复杂问题，实现对复杂问题的有效控制，保证电气工程发展更好的满足实际需要。智能化技术在对复杂动态方程进行处理过程中，能够将控制对象模型的相关内容进行处理，保证电气工程自动化控制技术根据生产具体情况，进行相应的控制和调节工作，从而保证电器自动化控制技术的效果和水平［6］。

3智能化技术的具体应用分析

随着社会经济的快速发展，煤矿开采对于电气自动化控制技术的要求不断提升，如何提升电气工程自动化控制技术的智能化水平，成为现阶段智能化技术应用面临的一个关键性问题。智能化技术在电气自动化控制技术领域应用，要结合智能化技术自身的特征，考虑到电气工•122程的特点，将二者进行有机结合，才能够更好的发挥智能化技术的优势［7］。

3．1智能化控制器的应用

智能化控制器的突出特征在于智能化水平较高，通过有效的程序设计，能够使智能化控制器在电气工程自动化控制技术应用过程中，发挥更加突出的作用。相对于传统控制器而言，智能化控制器不需要对被控对象设计控制模型，这使智能化控制器的应用效率得到了较大幅度的提升，并且能够对控制过程中存在的复杂因素问题进行较好的解决，使控制器的精度得到一定的提升。智能化控制器在应用过程中，其鲁棒性呈现出一定的动态性，借助于控制的下降时间和响应时间，能够对控制系统进行有效调节，这样一来，可以为电气设备的自动化控制提供可靠的保障［8］。同时，智能化控制器在应用过程中，其具有自动调节的特征，可以根据电气设备的实际情况，对相关参数信息进行调整。这种情况下，可以减少设备出现故障的几率，使电气设备在运营过程中，可靠性得到了较大幅度的提升。另外，结合笔者工作经验，在进行机电设备控制过程中，被控对象的差异性，会对控制效果产生较大的影响。传统控制器在应用时，由于适应性问题，导致相关控制难以达到预期的要求，导致智能化控制器的效果和作用不能够得到较好的发挥。针对于这一情况下，需要结合系统的情况进行相应的调整。智能化控制器在应用过程中，控制系统的具体情况必须进行把握，以此进行智能化控制器的相关参数调整，使智能化控制器在实际应用中，发挥更好的功能和作用［9］。

3．2PLC控制系统应用

智能化技术发展过程中，PLC控制系统在电气工程自动化控制领域发挥了重要的作用。PLC控制系统具有较强的抗干扰性，并且其智能化水平较高，这为电气自动化控制技术发展创造了有利条件。PLC是一钟可编程逻辑控制器，在电气自动化控制领域的应用，很好的实现了电气自动化控制目标。在煤矿生产领域，各项工艺流程以开关控制和顺序控制为主，这一控制方式缺乏智能水平，可能由于工作人员的疏漏，给实际控制带来不利影响。PLC控制系统在应用过程中，能够从整体角度出发，对各个环节进行有效的把握，使控制效果得到较大幅度的提升。PLC控制系统能够对工艺流程进行有效的控制，并结合电气工程情况，对煤矿生产的各个环节进行协调，从而使煤矿生产效率得到大幅度的提升。PLC控制系统的应用，还包括了在上煤、储煤、配煤等方面的利用，在这一过程中，为了实现PLC控制目标，需要借助于远程I/O站，对数据信息进行传输，从而对各个环节的生产情况进行把握。PLC系统在应用过程中，关键点在于如何实现对各个系统的有效监控，使PLC系统能够对电气工程的运行状态进行有效的监控。一般来说，PLC在对电气系统监控过程中，通过I/O接口，能够对数据信息进行快速的传播，在对数据信息处理后，对各部分运行状态予以把握。当系统在运行过程中，若是出现问题，能够在第一时间预警，从而实现对问题的解决。PLC控制系统在电气工程中应用，原来的实物软件逐渐被继电器取代，这使电气系统的可靠性得到了较大幅度的提升。借助于PLC系统的自动转换功能，使供电系统的精度得到了提升，为煤矿电气工程的发展，创造了更加有利的条件。

3．3模糊逻辑与控制的应用

模糊逻辑与控制原理对于改善现阶段电气工程自动化技术的控制效果来说，具有十分重要的意义。随着电气工程自动化控制技术的发展，一些模糊控制设备如何发挥功能，是确保电气工程自动化效果实现的关键。一般来说，模糊控制设备能够对PID控制器进行代替，主要以S型和M型控制设备为主。以M型控制设备为例，M型控制设备在应用过程中，主要涉及到了知识库、反模糊化、推理机等部分，这些环节的协调，是实现智能化控制目标的关键。随着煤矿开采行业的快速发展，煤矿电气工程自动化水平得到了大幅度的提升，在这一过程中，模糊控制设备得到了有效的应用。模糊逻辑与控制在电气自动化控制技术中应用，注重结合以往的经验，对原有技术进行创新，从而使电气工程自动化控制技术水平得到较大幅度的提升。在这一过程中，CAD技术在电气自动化控制中得到了有效的利用。CAD技术通过计算机辅助，能够结合电气工程特征，设计出完善的自动化控制系统，从而使产品的制造时间得到大幅度的缩短。CAD技术的应用，实现了对原有电气自动化控制技术的一种有效变革，使更多新技术、新手段在电气工程自动化控制中进行了应用，例如遗传算法。遗传算法是一种先进的计算方法，其在应用过程中，能够实现对系统的优化目标。遗传算法在电气工程自动化控制系统中应用，可以实现对电气自动化控制技术的优化目标，使电气工程自动化控制效果得到大幅度的提升。

3．4故障诊断方面的应用

电气工程自动化控制系统在应用过程中，由于应用时间以及在应用过程中可能面临着一定的复杂环境，从而导致系统出现故障，影响到实际工作。如何快速、可靠的对电气工程自动化系统进行故障诊断，发现故障产生的原因，成为电气工程自动化控制系统发展必须解决的一个重要问题。传统故障诊断模式应用，大多凭借着工作人员的经验，对设备故障进行一一排查，从而对故障点进行确认，之后采取一定的措施对故障问题进行解决。这一解决办法，无法很好的满足故障诊断需要，可能导致故障诊断效率较低，或是对一些潜在故障无法把握，给电气工程自动化控制系统可靠运行，带来诸多不便。随着电气工程自动化控制系统的发展和应用，其运行的安全性和可靠性，成为人们关注的一个重点问题，如何采取有效措施消除安全故障隐患，必须进行有效考虑。就以煤矿电气工程中的变压器故障为例，当电力系统出现故障后，传统的检修方式会逐一偏差设备运行情况，最终对故障进行确定，从而采取相关措施进行故障解决。而借助于智能化技术，可以通过设置故障监视系统，快速的发现故障问题，找到故障解决办法。智能化系统在应用过程中，可以对设备运行状态进行监控，通过设置相应的参数信息，一旦设备出现故障，势必引起参数信息的改变，从而对故障进行快速确定，实现对故障问题的有效解决。

4结论

通过上文的研究和分析来看，智能化技术在电气工程自动化领域发挥了重要作用，它在很大程度上解决了电气工程自动化控制技术的现实问题，提升了电气工程自动化控制技术的智能化水平，为该技术在实际生产中应用，创造了有利条件。电气工程自动化控制技术的发展，其目的在于解决实际生产的问题，通过技术更新、换代，能够更好的满足生产需要。围绕智能化技术本身来看，其对计算机技术进行了应用，以计算机技术作为基础，对传统技术手段进行了创新。首先，在生产领域，智能化技术对生产技术进行了革新，提升了电气工程自动化控制的效率;其次，在优化设计领域，借助于模糊逻辑、CAD技术、PID控制等，使电气工程自动化控制技术的效果得到了大幅度的提升;最后，从故障诊断方面来看，借助于智能化技术，利用PLC控制系统，能够实现对设备状态的有效监控，当故障发生后，能够在第一时间进行预警，寻找故障发生点，并对故障进行可靠的解决。因此，电气工程自动化控制技术发展过程中，要注重对智能化技术进行把握，不断的提升自动化控制系统的智能水平，使之更好的满足现代生产需要。

参考文献

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篇10

Abstract： This paper based on coal mine power supply management demand， through the introduction of KJ626 coal mine power supply automation control system， further improved the overall architecture of mine power supply system， to reduce the rate of failure of the power supply system and improve the stability of power supply system， so as to achieve the purpose of downsizing for efficiency.

关键词： 电气自动化；控制；煤矿；减员增效

Key words： electrical automation；control；coal mine；downsizing for efficiency

中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）19-0091-03

0 引言

随着煤矿机械化和自动化程度的不断提高，其对安全供电的需求也越来越高，已经成为了保证其正常运行的必要条件。虽然近年来有关部门也意识到了供电系统的重要性，相继采取了很多措施努力提高煤矿井下供电系统的可靠性，比如改进井下配电装备、应用新技术成果等，但依然无法真正的确保煤矿的安全生产，由于人为因素导致的供电事故依然屡禁不止。不仅如此，由于煤矿供电系统尚未实现电气自动化，供电部门不得不每天安排人手负责值班和线路维护，客观上降低了劳动生产率。所以，对于井下供电系统而言，实现电气自动化系统刻不容缓。

电气自动化系统在煤矿供电系统中的应用，恰好解决了矿用供电系统无人值守自动化控制的问题。本文将以当前比较先进的KJ626煤矿供电控制系统为例，对该系统在煤矿自动化供电管理中的应用方法及自动化控制措施进行具体分析，最后结合应用实践验证该系统的实效性。

1 电气自动化控制技术概述

电气自动化控制简称EAC，该技术是科学技术发展的产物，是工业控制现代化的标志性技术之一，其在工业领域中的应用可以使操作人员的劳动强度大幅度降低，并且能够有效消除人为操作失误影响产品质量的问题，有助于生产成本的降低和企业经济效益的提升。虽然EAC技术出现的时间并不是很长，但是随着它在工业领域中的广泛应用，使该技术获得了长足的进步和发展，与一些常规的控制技术相比，EAC技术已经较为成熟和完善，它的特点具体体现在如下几个方面：①过程简单，实时精确。EAC技术在工业企业生产中对各种电气设备进行控制时，一般不需要繁琐的过程，仅需要简单的操作步骤便可以达到精确控制的目标，同时，整个操控能够实时完成。②反应速度快。在工业生产过程中，通过EAC技术能够在非常短的时间内完成对生产全过程的实时控制，同时，该技术还具有远程操控功能，操作人员可以在中央控制室对现场电气设备下达控制指令。③EAC技术能够实现对与现场生产过程有关数据信息的采集，由此可以对电气设备的参数进行调整，进而达到高效控制的目的。

2 电气自动化对于优化煤矿生产管理系统的重要意义

近年来，虽然相关部门相继采取了很多措施努力提高煤矿井下供电系统的可靠性，比如改进井下配电装备、应用新技术成果等，但依然无法真正的确保煤矿的安全生产，由于人为因素导致的供电事故依然屡禁不止。不仅如此，供电部门为了避免安全事故的发生，每天不得不安排人手值班和线路维护，一定程度上降低了劳动生产率。因此，对于井下供电系统而言，实现电气自动化是必要的。

煤炭矿井建设未来的发展方向是集矿井综合信息化和自动化控制系统于一体的“数字化”矿井。就目前的煤矿供电系统而言，目前自动化电气控制装置还不多，大部分是在防爆开关中设置的各类保护功能，比如短路保护、欠压保护、过载保护等，采区内配电设备的联网功能较弱。只有实现遥信、遥测、遥控、遥调四遥功能和各种保护功能，才能真正实现井下变电所无人值守。

针对煤矿供配电系统的特点， KJ626煤矿供电控制系统利用地面电力自动化系统的各种先进技术，比如嵌入式技术、分布式网络技术等，开发了新一代煤矿电力控制系统，不仅实现了对煤矿地面和井下供电系统一体化的实时控制，还实现了矿井电网的自动化和现代化管理，具有广阔的应用前景。

3 KJ626自动化控制系统在矿用供电系统中的应用

3.1 矿用KJ626自动化控制系统的整体架构

该系统是全矿井供电网络实现自动化、智能化的完整方案，其主要包括：采区变电所保护自动化系统、井下中央变电所、地面配电所保护自动系统、地面变电站保护自动化系统、地面集中监控中心、移动变电站保护以及通讯分站等。其系统的拓扑结构如图1所示。

3.2 矿用KJ626自动化控制系统在供电管理中的设计思路

3.2.1 基于模块化电路设计构建分列运行方式

为使所有的生产环节都能够获得足够的电能，KJ626自动化控制系统采用的都是模块化电路设计（如图2所示），这样能够实现分列运行方式供电。

3.2.2 基于IEC1588核心通讯架构实现井上井下变电站、开闭所一体化管理

采用国际先进的IEC1588为核心通讯架构，实现井上井下变电站、开闭所一体化管理，同时就地分散分布式保护控制装置在实现保护、测控功能的同时完成积分电度计量的功能；系统采用特有的GOOSE通信技术能实现各装置式之间的快速数据交换，进而实现故障的快速定位，实现全线路准确快速动作，避免越级跳闸情况的发生，直接提高了供电可靠性；此外，还采用辅助信号源技术，实现了全供电网络内准确的单相接地点定位，从而可以快速准确的切除故障点，避免不必要的停电。

3.2.3 防越级跳闸管理，确保稳定供电

通常情况下地面中心变电站出线速断保护采用无延时设计，如此能够保护系统和设备，因为线路主要采用电缆方式且距离并不长，因此会和下级变电站出线或移动变电站的电流保护的动作区重合，从而失去选择性。系统利用IEC1588的GOOSE技术实现保护测控设备之间的快速信息交换，利用下级变电站保护动作或馈出线保护动作信号快速闭锁本线路保护的速断保护功能，从而实现选择性。

如图3所示，考虑极限情况线路末端短路仅靠电流定值无法满足选择性，所有流过故障电流的保护装置均能启动速断保护，本保护装置速断启动同时向上一级发出闭锁信号，同时检测下一级是否有闭锁信息发出，如果检测到闭锁信息则闭锁速断出口，否则经过一个短延时后跳闸，延时时间一般与GOOSE闭锁信息可靠传输时间进行配合，实际应用中在4级及以下出线延时时间大于50ms即可保证信息传输的可靠性。

如此确定各级线路保护的速断定值时无需考虑选择性，只需考虑灵敏度即可，实际应用中可以采用相近或相似的定值。

由于该本级保护装置具有短延时跳闸功能，一旦通信线路出现异常情况，那么利用该功能能够有效避免事故的扩大。

4 红柳林煤矿自动化供电管理实践

红柳林煤矿是由陕西煤业化工集团有限责任公司控股，神木县国有资产运营公司、榆林市国有资本运营管理有限责任公司参股组建、年核定生产能力1500万吨的大型国有股份制企业。该矿自2009年试生产以来，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，在供电管理中全面引入KJ626自动化控制系统。通过电网自动化控制，减少了供电管理中的人为操作的工作量，同时大大提高了供电系统的稳定性，取得了很好的成效（见表1）。

5 结论

KJ626自动化控制系统在平煤二矿供电系统中的应用，使得供电系统监控人员减少3人，同时供电系统的故障率和维护成本都大幅度降低，充分说明该系统对供电系统的优化改进确有成效。

目前中国煤炭行业的发展水平还比较低，但对所有电气自动化厂商来说这也暗示着其蕴含的潜力也非常大。只要能够做到充分了解煤炭行业的发展和趋势，并切实满足用户的需求，相信每个电气自动化厂商都能够找到自己产品的在这个行业的切入点。

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