矿山电气自动化控制系统的优化探究

摘 要：电气自动化系统对矿山企业安全、稳定、高效的日常生产运行有着极其重要的作用，电气自动化控制系统应始终处于运行最佳状态，这是矿山生产效率与安全的有力保证。本文就电气自动化系统的有效控制方式，探讨采用智能化的技术进行优化的措施，致力于打造“智慧矿山”，为推动企业科技进步而努力。

关键词：电气自动化;控制系统;智能技术;优化;安全

0 引言

在采矿安全生产过程中，电气自动化控制技术是生产中每一个环节都需要应用的，为使电气自动化系统达到良好的控制要求，就应根据生产实际进行升级优化。利用人工智能技术优化电气自动化控制系统，可以提升自动化控制的水平，减少企业生产成本，人工智能在电气自动化控制系统的应用，并与电气自动化技术有效的融合，是科学技术创新发展的体现，这也是电气自动化技术未来发展的趋势。

1 矿井电气自动化控制的主要应用领域

矿井上下电气自动化控制系统比较关键的应用，主要是在供配电系统、通风系统、瓦斯检测系统、综采系统、机运系统及排水系统等重点领域的系统控制，对各个系统中每个环节进行效率化控制优化，及规范化处理，达到运行的高效与可靠，确保整个矿井的安全生产。电气自动化设备的复杂性与系统性兼备，设计与使用设备的相关工作人员，都必须具备极其完备的理论知识基础，特别是在电气自动化控制系统的设计上，对技术人员的要求更为严苛。

2 智能化在电气自动化中的应用优势

电气设备数据采集和数据处理都可以通过智能技术实现，智能化控制核心是运用计算机理论编制相关的程序，应用于电气设备的控制系统，实现电气自动化智能控制，这一功能对各种数据采集并及时处理、保存，可以大幅度的提升电气自动化实际控制效率。由智能控制的操作控制，除了设备自行判断进行控制，人工操作可使用鼠標、键盘来完成控制，将所有需要人工实际劳动操作的过程全部用智能化设备来替代，很大程度的减轻了实际操作工的劳动强度，并且极大提高控制效率，符合当前矿山发展的实际需求。既提高生产效率，又能降低成本，优化设备运行环境，实现科学安全采矿。

3 电气自动化优化涉及的范围

为提升矿山产业4.0，达到企业信息化、过程自动化、电气自动化、装备智能化的协同发展，从矿山选矿、采矿、输送等矿业全流程，系统控制所涉及的系统设计、软硬件产品、系统集成、工程技术、安防监控、在线监测等方面的自动化系统选取整体解决方案，通过优化使矿山生产实现系统集成、软硬件先进、信息、视频安防监控、安装调试和现场运维的全流程自动化。智能化升级就是利用核心软件平台，与自动化系统相融合，电气自动化控制系统通过智能信息技术应用升级以后，使自动化系统具有媲美人类的思考、反应和行动能力，全面实现信息的集成和响应能力，主动感知、分析、并且迅速做出正确的处理，把人为干扰因素降至最低程度。电气自动化控制系统能够有效监测采矿生产运行状况，实现对电气自动化控制系统的优化，包括设备优化和软件、硬件的优化。

3.1 矿山设备电气自动化控制系统的优化

在矿山资源开采工作中，电气自动化控制系统对各方面都产生很深的影响作用，保障矿山设备稳定的运行和有序开采矿山资源，就应该加强对电气设备程序系统的研究力度，研发一些对于矿山设备运行与资源开采非常有利的自动控制程序，推动开采工作效率及电气自动化控制系统更好进展。在实际使用过程中，矿山设备绝大多数功能都由电气自动化控制完成，随着科技水平的进步，也提升了矿山设备电气自动化控制水平，设备的运行效率也得到有效提高，为使矿山设备体系高效运用，就应全面加强电气自动化系统在矿区设备中的应用，增强机械控制与自动化之间的相互关联，充分发挥出电气自动化控制系统的用途，以程序带动机械做功，减少资源损耗，延长设备使用寿命。另外，电气自动化控制系统可以实现对矿山设备的监控，能够对出现的故障发出警报，或者程序自动修复故障问题，有效提高设备的安全运行。而智能化电气自动化控制系统具备更高层次的性能优势，是矿山设备电气自动化研究的重点方向。

3.2 电气自动化控制系统软件的优化

在煤矿电气自动化控制系统整体框架中，软件结构是其中主要构成模块，首先软件结构设计要符合生产中各项要求，为此，要根据实际工作环境进行模块的设计与优化，将系统软件的结构划分成几个功能模块，对不同模块实际结合制定目标，拓展软件功能结构，保证软件结构完整不能出现纰漏，再基于操作系统的几种技术方法对软件结构不断做出调整，来满足生产中各种要求。软件程序可以采用DCS控系统，实现整个矿山全部网络集中控制，在软件程序优化上，要结合设备的更新换代将新增设备及工艺指标引入系统，引用PLC技术与之相结合来提高软件优化过程。由于I/O优化程度直接决定软件程序运行效率，为满足生产工艺要求，可重新编制I/O，避免程序中出现重复序列，确保控制系统安全。

3.3 电气自动化控制系统硬件的优化

由于电气自动化系统中的硬件会直接影响到电气控制过程的稳定，因此硬件保持良好的使用状态是非常重要的。对于硬件的优化，主要体现在抗干扰设计、输入电路与输出电路方面的优化。硬件抗干扰设计是基于外部环境影响所设置的抗干扰装置，电气自动化控制系统硬件抗干扰通常包括硬件的连接和抗干扰电路，为了提高硬件电路的效率，采取的主要措施是添加屏蔽电缆，消除电气硬件电路之间的干扰。另外，其采用变压器隔离进行隔离设置，设计以减少干扰，采用中性点接地以保证变压器运行环境，并且设计电磁屏蔽来解决电磁干扰问题。考虑到矿井下电气自动化控制系统的特殊性，在优化设计时应控制电路输入方式，以此降低能耗。采矿运行能耗高，应提高供电线路的供电水平。许多企业在线路上增加净化元件，减少脉冲干扰，提高供电质量。在正常情况下，矿山的输入电源可以达到容量负荷的标准值。在此过程中，应注意防止电路因短路而损坏。输出电路的设计应根据实际情况进行优化。在运行过程中，如果没有对输出电路进行有效的控制，容易产生不平衡负载，影响功率输出效率，甚至给设备造成多种损坏。因此，在设计输出电路的过程中通常要连接二极管。虽然输出电路运行效率高，但极易出现电荷负载或电磁干扰，输出电路中应安装一定数量的二极管，以确保生产安全。

4 结语

电气自动化过程在实际操作中对操作步骤有严格的要求，非常复杂。如果出现任何问题，它可能会给机器和设备带来很大的危害。当前对电气自动化设备优化设计，在保证电气设备的正常运转前提下，尽量简化操作程序。伴随人工智能在电气工程自动化中广泛应用，很多问题可以在某种程度上得以解决。对部分日常数据进行存储和有效分析后，可以采取相应的措施，确保机器故障后及时正常运行。此外，对于人工智能的应用在电气工程自动化也可以实现电气设备的远程操作，加强过程控制的简化和测序，电气设备的相关技术人员进行检查和维护方便，既节省了时间，又能很好的控制电气自动化的操作成本。智能化在电气工程自动化中的应用，在一定意义上其可以促进调整行业结构，推进电气工程自动化技术发展提供新的活力。因此，在未来电气工程自动化的发展中，我们应该继续加强对智能化技术深入研究，使电气自动化的发展更进一步，为社会生产带来更大的价值。

参考文献：

[1]林桁，路阳.电气自动化控制对矿山设备的重要作用[J].科技创新与应用，2016（10）.

[2]刘德政.井下电气自动化控制系统优化探讨.科学与财富，2019（24）.

作者简介：

郭俊伟，机电助理工程师，主要从事煤矿机电安全生产管理工作。

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