李明路
陕西陕煤铜川矿业有限公司矿山救护大队陕西省铜川市727031
摘要：近年来，随着我国城市化进程的不断加快，人们对于资源的需求逐年增加，我国的矿井工业得到了空前的发展，由于我国消耗量较大，矿井又是不可再生资源，这就需要在计算机基础技术的保障下不断地对矿井电气自动化控制系统进行优化设计，以完成相应的能源供应。本文将就矿井电气自动化控制系统优化设计进行相关探讨和分析。
关键词：矿井；电气自动化；优化
引言
作为一种传统的、不可再生资源，矿井的利用应该已经得到更加严格的管控，相较于传统的矿井生产过程，现代化生产更加注重安全和高效，而这种追求高效率和高安全性的生产，一定依托有大量的数字量和模拟量的控制装置，比如对于瓦斯含量进行计量、对通风状况进行监测、对矿井的水泵进行开合控制等工作内容。因此，在提高煤炭利用率、进行循环经济发展方面，政府管控下的矿井企业通过多种渠道进行了电气自动化控制技术的引入。电气自动化控制系统，是在计算机技术不断发展的前提下，基于PLC技术而创的数字化和自动化式的控制系统。PLC技术成为解决效率、安全问题，实现矿井电气自动化控制的有效、便捷手段。矿井电气自动化的控制系统，可以在恶劣的工作环境下正常工作，使矿井开采流程简化的同时保证计算机对数字和程序的控制，实现矿井高效率同时高安全性的生产。对于矿井电气自动化控制系统进行创新设计，旨在以更低的构建成本，来提高控制系统的运行可靠性和安全性，增强使用性能，进一步促进矿井的生产、运输和存放等过程中的高智能化、自动化以及现代化。
1矿井电气自动化控制系统的现状
纵观国际矿井业发展之态势，走自动化之路将是未来发展的必由之路。在矿井的建设和发展中，自动化系统实现了监控、诊断和维护等相关内容，实现了矿井整个平台工作的自动化，大大减轻了工作人员工作负担，提高了工作效率，通过生产过程与计算机技术的相融合实现了矿井生产过程的信息化整合，根据我国《矿井自动化规划》要求，新建矿井全部采用以建立综合自动化网络平台为主导，使矿山的自动化控制和管理水平一步到位。正在生产的主力矿井是自动化基础较好的矿井，要实现从设备的集中控制，向系统集中控制过渡；对于一些较老的矿井自动化改造和优化要注意到较老的矿井自动化基础薄弱的问题，通常可以采用先子系统后综合系统的原则来进行，即按照“人本安全、提高效率、节能降耗”的目的顺序进行改造，对于一些用人较多、耗能较大、安全系数较低、维护工作困难的子系统要优先改造，从而以这种方式来优化子系统的自动化程度，提高整个系统的安全性，最终实现高效和节能的目标。自动化技术已经广泛地应用到了各个行业，其中在火电、核电、化工、石油、矿井等行业已经得到了充分的发展，未来的发展趋势和优化方向就是把现有的在别的行业应用成熟的产品、技术以及这么多年的实际运行经验集合起来，为煤炭行业提供整体的自动化信息化解决方案。
2矿井电气自动化控制系统的优化
2.1创新设备系统
矿井的开采，现代化式应用自动控制系统，提高工作效率即意味着提高企业的竞争力。为了电气自动化控制利用更加高效，选用PIC设备之前，必须进行整体性系统状态和功能的评估。若只对矿井开采中的瓦斯浓度进行监测，可以选择微型设备。但是矿井中，水位高低直接影响着水泵的工作状态，所以对PIC的选择上就必须选择大型设备。在优化设备系统上，使设计要求水平更高并对矿井实施全方位实时监控，是未来的主要发展方向。实现这一内容，可以全方位对矿井下的情况并数据进行掌控。另一方面，在编程程序上，当前主要有三种，分别为手控编程、PIC编程和计算机编程。三者并没有绝对优劣，手动编程适合数据较少时使用，PIC编程适合大规模的采矿需求，但是范围有限制。
2.2软件优化
软件作为电气自动化运行控制的核心所在，其优化程度对于整个系统优化后工作效率的提升有着直接性影响。通常来说，软件的优化改良应同硬件设施的优化同步开展，其具体内容可分为以下几点：a）软件结构优化。对于软件设计而言，其分为模块设计与基本程序设计两大类。对于井下生产作业而言，电气自动化系统运行时必须实时根据矿井生产状况进行调控，所以适宜选用模块化设计，从而为后续功能拓展提供便利。首先，将整个电气自动化控制系统控制对象划分为多个子任务模块，随后对不同模块进行单独编写与调试，最后再将单独的各模块整合成为完整的一个程序。通过这种设计方式，整个矿井的自动化电气控制系统便能依据井下生产实际情况进行实时的快速调节，确保整个系统始终运行的高效、高质；b）程序设计过程优化。对于程序的优化而言，其核心要点便是实现I/O节点的最优化分配，依据井下生产状况对I/O节点井下按需分配的同时，对各个I/O节点的控制尽可能实现集中调控，以便于后期维护作业的开展。与此同时，还应对系统中各定时与计数装置进行统一编号，从而更好地推动系统运行效率及可靠性的提升。此外，为进一步增加系统运行速度，在控制系统的逻辑设计上应秉承简洁明了的基本原则，方便指令编写输入的同时尽可能降低所占内存。而对于PLC芯片中的各类触点，则可通过合理设计进行多次的重复使用，而无需借助复杂指令降低触点使用频率。譬如，井下瓦斯监测装置的开启/关闭通过一个按钮来实现控制，就能通过二分频以达成。通过这种方法，整个电气自动化控制系统中I/O节点使用量可明显降低，实现资源节约与系统运行效率提升的双赢。
2.3硬件优化分析
硬件部分同矿井电气自动化系统的实际应用密切相关，通过对其的优化设计，能显著提升电气控制系统运行的稳定性与安全性，并实现对运行误差的有效规避。硬件的优化设计主要从防干扰设计与电路设计两方面着手：a）防干扰设计。矿井电气自动化系统的防干扰设计，主要功能是有效规避外界环境对其生产过程的干扰，确保运行安全。主要的防干扰优化方法：（a）对硬件布线进行优化设计，有效区分存在相互干扰的线路，并对线路增设屏蔽电缆，避免相邻线路间的扰动，以保障线路运行的可靠性；（b）落实硬件优化的隔离设计，特别是针对变压装置的隔离设计，有效消除潜在的干扰风险，并通过中性点接地的方法保证变压器运行环境的安全、稳定；（c）对硬件电磁屏蔽的优化设计进行规划，借助外壳接地、防静电处理等方法有效规避电磁干扰对硬件运行的影响性；b）电路设计。（a）输入电路设计。立足矿井实际，对矿井电气自动化系统的应用，进行输入电路的优化设计，譬如在井下生产作业时往往涉及数量巨大的电能消耗，从而容易导致生产作业用电质量的下降。针对这一问题，矿方可通过在输入电路上布设净化元件，通过辅助中性点进行接地，能显著降低电路所遭受的脉冲干扰，同时做好电路的防短路工程，以确保输入电路遭受损坏；（b）输出电路设计。井下生产作业中输出电路未能进行有效优化，极易引起线路负载不均现象，进而导致电能输出效率的下降，诱发浪涌破坏。针对此，应在电路设计中加入二极管，以对电路中产生的浪涌进行主动吸收，以保障输出的稳定性。
结语
总的来说，在矿井自动化的发展中我们已经取得了一定的成果，但是仍有广泛的发展空间，这就需要我们不断投入研究和改进当中，提高矿井掘进技术，真正地实现矿井掘进的高效、安全，为社会的发展提供安全充足的能源。
参考文献：
[1]梁飞宇.矿井电气自动化控制系统的优化设计思路[J].机械管理开发，2014，03：31-33.
[2]马珍.矿井电气自动化控制系统创新设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014，09：215-216.