文/張海將

煤礦是人們在生產生活中的必需資源，也是一種稀缺資源，所以我國一直都十分重視煤礦行業(yè)的發(fā)展，以提高煤礦生產效率為第一目標。任何行業(yè)的發(fā)展都離不開現代科技的支持，煤礦行業(yè)自然也不例外。眾所周知，煤礦井下作業(yè)是一項高危性工作，在實際作業(yè)中，不但要求作業(yè)安全，還要求作業(yè)效率高，但若想同時保證這兩點并不容易。后來，通過應用先進的煤礦井下電氣設備自動化控制技術，這一難題得到了很好的解決。而若想充分發(fā)揮出煤礦井下電氣設備自動化控制技術的優(yōu)勢，還需要對其進行有效的應用及合理的優(yōu)化。

1 煤礦井下電氣設備自動化控制的應用

1.1 在采煤機中的應用

采煤機是一種重要的煤礦井下電氣設備，煤礦井下作業(yè)離不開該設備，所以對采煤機的運行效率與安全要求非常高。不過，由于采煤機的日常運行環(huán)境較為惡劣，且設備本身的工作系統(tǒng)非常復雜，所以經常會出現一些問題；同時，隨著現代科技的高速發(fā)展及煤礦井下作業(yè)要求的不斷提高，采煤機的功能也在不斷增加，但這同時亦增加了其安全風險。面對這些問題，電氣設備自動化控制技術的應用是解決它們的最有效手段。通過在采煤機中應用電氣設備自動化控制技術，既可以提高采煤機的運行效率，又可以提高采煤機的運行安全性與穩(wěn)定性。尤其當出現設備故障后，電氣設備自動化控制系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報并暫停設備運行，從而避免安全事故的發(fā)生。

1.2 在礦井提升機中的應用

礦井提升機是在煤礦井下作業(yè)中所需的一項重要設備，由于礦井提升機的運行條件比較復雜，需在惡劣和繁重的環(huán)境下運作，所以出現故障問題的幾率較高。不過，在有了電氣設備自動化控制技術后，這一問題得以迎刃而解。通過在礦井提升機中應用電氣設備自動化控制技術，可以使之在內部軟件的輔助下更高效率、高質量地作業(yè)，同時還能夠有效節(jié)約電能消耗，節(jié)省煤礦生產成本。

1.3 在皮帶輸送機中的應用

圖1：濾波器的工作原理示意圖

在煤礦井下作業(yè)中通常需要運用到皮帶輸送機，皮帶輸送機的運行特點是電壓高、功率大，如果皮帶輸送機不能穩(wěn)定運行的話，那么將會對煤礦井下作業(yè)造成十分不利的影響。皮帶輸送機在運行過程中必須要免除一切干擾，且保障運行效率與運行安全，而電氣設備自動化控制技術正提供了良好的抗干擾功能，同時還能夠對設備運行狀態(tài)實現實時監(jiān)控，以便于工作人員及時發(fā)現影響運行效率與運行安全的問題

1.4 在流體負荷設備中的應用

流體負荷設備也是在煤礦井下作業(yè)中的一類重要設備，常見的流體負荷設備有給水給液用泵設備、風機等。將電氣設備自動化控制技術應用到流體負荷設備中，可以使設備的工藝系統(tǒng)控制變得更加靈活。以抽水泵為例，通過應用電氣設備自動化控制技術，可以對抽水泵的平滑起停和加減速進行更加靈活的控制，從而既提高其運行效率，又保障其運行安全，以及還能夠降低其運行能耗。

2 煤礦井下電氣設備自動化控制的優(yōu)化

2.1 硬件系統(tǒng)的優(yōu)化

2.1.1 優(yōu)化輸入電路

若想優(yōu)化輸入電路，首先要考慮當系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下的可編程邏輯控制器供電電源所對應的電壓。一般情況下，煤礦井下電氣設備自動化控制系統(tǒng)的可編程邏輯控制器端供電電壓約在85V-240V范圍內，但從系統(tǒng)的實際運行角度上來看，由于煤礦井下作業(yè)環(huán)境及現場管理復雜，同時干擾因素較多，所以為了保障電路的穩(wěn)定性，往往需要在供電線路上安裝相應的電源凈化設備，如濾波器。在具體的硬件系統(tǒng)優(yōu)化設計中，應使可編程邏輯控制器的輸入電源與電壓保持為24V的直流電；還要不斷完善周邊電路的配置結構，避免短路等問題；另外為避免發(fā)生過載或短路等問題，還應保證所采用的保險絲質量與性能合格。濾波器的工作原理如圖1所示。

2.1.2 優(yōu)化輸出電路

在對輸出電路進行優(yōu)化之時，應當要充分考慮到煤礦井下作業(yè)的實際情況與需求。一般情況下，煤礦井下電氣設備都需要依賴于晶體管才能夠高效地完成指示、標志、調速等輸出工作，晶體管的應用既適應于煤礦井下電氣設備自動化控制的高頻性動作，又有著符合要求的響應速度。在具體的輸出電路優(yōu)化設計中，一者應當要避免浪涌電流，二者應當要防止芯片損壞。一般可以將二極管直接在輸出電路盤上進行續(xù)接，從而使系統(tǒng)產生的浪涌電流及時被吸收，有效發(fā)揮出對系統(tǒng)芯片的保護作用。當煤礦井下電氣設備自動化控制系統(tǒng)的輸出頻率在7-10次/min范圍內時，也可使用中間或者固態(tài)繼電器進行輸出，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力和帶負載能力。

2.1.3 優(yōu)化抗干擾能力

研究發(fā)現，對煤礦井下電氣設備自動化控制系統(tǒng)干擾最大的因素主要是電磁脈沖，所以在優(yōu)化抗干擾能力之時，應當重點防止電磁脈沖對系統(tǒng)芯片的干擾。具體來說，首先可以應用隔離變壓器裝置，并優(yōu)選1：1超隔離變壓器，因為它可以有效控制相關干擾因素；其次可以應用金屬外殼，即將可編程邏輯控制器設置在金屬工作柜上，以用于屏蔽電磁；再者還可以通過對系統(tǒng)的布線方案進行優(yōu)化改造來加強抗干擾能力，如將強電動力線和弱電信號線兩線進行分開布設。

2.2 軟件系統(tǒng)的優(yōu)化

2.2.1 優(yōu)化程序結構

優(yōu)化程序結構是優(yōu)化煤礦井下電氣設備自動化控制軟件系統(tǒng)的重要一點。常見的程序結構形式有兩種：基本程序結構、模塊化結構。在實際優(yōu)化設計中，應當充分結合煤礦井下作業(yè)的實際需求對程序結構進行合理選擇。具體來說，首先應根據煤礦井下作業(yè)現場的實際情況來對控制目標進行模塊劃分，保證每個模塊下都有詳細的子任務；其次要對各個子模塊的任務一一進行編寫和調試，并將之拼裝為一個完整的軟件程序。

2.2.2 優(yōu)化程序過程

在煤礦井下電氣設備自動化控制軟件系統(tǒng)的程序過程的優(yōu)化設計中，首先要結合煤礦井下作業(yè)的實際情況合理優(yōu)化Ι/Ο接口的分配情況；其次要集中編制煤礦井下電氣設備自動化控制系統(tǒng)中的計數器和定時器等；再者還要優(yōu)化可編程邏輯控制器的程序設計，盡量簡化其邏輯結構、減少其內存占用量，以提高系統(tǒng)的運行效率。

3 結語

綜上所述，在煤礦井下作業(yè)中，離不開對各種高新技術的應用，煤礦井下電氣設備自動化控制技術就是其中之一。通過應用煤礦井下電氣設備自動化控制技術，既能夠有效提高作業(yè)效率，又能夠有效保障作業(yè)安全，所以現代煤礦行業(yè)的發(fā)展離不開該技術。煤礦井下電氣設備自動化控制技術的應用體現在煤礦井下作業(yè)的方方面面，但良好應用它的前提是對系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化，這樣才能夠充分發(fā)揮出其優(yōu)勢。