摘要：随着煤矿产业的持续发展，矿井生产的自动化要求也不断提升，将PLC可编程技术应用到矿井电气自动化控制系统中，对于提升矿井综合效益意义重大。以此为着手点，以矿井提升机为对象，在分析PLC技术在提升机电气自动控制系统中应用的基础上，对电气设备单片机选型开展分析，同时总结了矿井提升机电气自动化控制系统的改造要求，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。
关键词：煤矿；电气自动化；PLC；控制系统
近些年，随着中国煤炭产业的持续发展，矿井生产规模不断扩大的同时，对生产技术设备改良的需要也在不断增强[1]。特别是随着回采作业深度的增加，井下作业环境越发复杂多变，将PLC技术应用到煤矿生产实践中，对于提升矿井生产的综合效益和安全性有着至关重要的影响。此次研究针对矿井提升机系统，探索PLC技术在提升机电气自动化控制系统优化中的应用实践。
1PLC技术在提升机电气自动控制中的应用
1.1系统应急构成分析
对于矿井电气自动控制系统而言，PLC单片机在其中的应用对于提升运行可靠性、降低维护成本、节约能耗有着积极作用[2-3]。完整的单片机系统主要包括以下几部分：a)电源部分。受限于井下潮湿和多变的环境，井下电气自动控制系统应采用隔爆型外壳，并结合实际使用环境，采用不同的供电方式。其正常运行时，使用继电开关电源供电，以提高作业安全；针对系统参数进行设定时，采用电池供电方式。b)漏电闭锁部分。这部分的主要功能是确保作业人员和设备运行时的安全。作业过程中，该部分不断检测绝缘电阻，一旦发现绝缘电阻值与动作电阻值不相符，便立即发出相应的预警信号。c)存储器部分。该部分配合软件系统能够全面展示和浏览历史信息，并且还会存储记录漏电及其他故障信息，以便于作业人员及时维护，提高信息的准确性。d)通讯部分。该部分用于信息的远程交换，在生产作业中可以借由覆盖全矿井的局域网，将各类信息传输到地面处理中心，以便于作业人员实时了解系统运行状况。
1.2基本原理分析
PLC单片机本质为微型计算机，基于此的矿井提升机自动化系统基本原理如下：a)信号放大。系统检测到的信号先通过电压变送装置转化为0～1V的电压，接着再通过变压器装置进一步放大为0～5V的电压信号。b)将放大的信号传输至单片机控制中心，通过A/D转换装置转变为数字信号，并对数字信号进行整合分析后，通过总线驱动显示在显示屏上。c)对各数据进行逻辑判断，并在判定通过后向继电装置发出闭锁信号。
2电气设备单片机选型及作用分析
综合考虑煤矿井下生产的综合效益，确定在优化提升中选用型号为CYRF7936的PLC单片机作为提升机电气自动化控制系统的核心组件。该装置具备多样的速率数据传输和动态速率数据接收功能，配设有4MHzSPI微控接口，适用于MCU电源管理装置。整个系统通讯协议为GyFi协议，作业频率为2.4～2.483GHz，系统构建上选用网状拓扑结构，调制方式为DSSS（O-QPSK），数据传输速率为250kbps，节点功耗为50～300mW。系统内部逻辑模块主要分为分频模块和数据生成模块，前者能够将系统时钟分频设为3.2MHz，最大程度确保系统运行的同步性。对于井下生产设备，特别是在提升机运行中引入PLC技术，能够在确保井下生产运输效率提升的同时大幅降低作业人员的劳动强度和生产安全危险系数，为整个矿井生产的安全、持续开展提供坚实保障。
3矿井提升机电气自动化控制系统改造要求
3.1电控系统构成
提升机电控系统构成部分主要包括主控系统、调速系统和上位机监控系统。在提升机的主控系统中，整个程序的逻辑控制主要通过启动、加速、减速等环节完成，因此，需在主控系统操控作业的同时加强对提升机运行电流、速度等参数的监测，以确保及时发现异常情况，保证运行安全。其中，调速系统为整个提升机电控作业的最终执行者，负责执行启动、加速、减速等一系列指令，只有在调速系统运行稳定、可靠的情况下，提升机才能实现安全作业。因此，必须针对调速系统实施技术改造，以提升系统作业效率。上位机监控系统的功能是监测提升机运行中各组件的运行状态，比如风机转速、液压站泵压等，并通过对这些数据的汇总分析，及时发现异常情况，实时报警。但是，上位机主要是用于显示系统的运行状态，并不能有效控制系统。
3.2电气控制系统软件设计
借助PLC技术对提升机软件系统的中断子程序模块和故障处理模块进行改造[6]。其中，中断子程序的功能是保护提升机运行中的超速、松绳等情况；故障处理模块的主要功能是对系统运行中的故障信息和远程监控信息进行收集汇总，判定故障类型，进而制订适宜的处置手段。
3.3系统改造优化后的优势
a)提升了保护性能。改造后的系统不仅具备松绳报警和断路等功能，还具有语音报警功能，从而大幅提升了系统的可操作性和安全性。b)动作可靠。常规的继电逻辑控制系统通过触点操作实现对系统功能的优化提升，但在使用PLC电控系统后，提升机作业的动作可靠性会显著提高。c)维护便捷。运用智能化的PLC电控系统后，仅需对系统运行的各项参数和各设备运行状态进行定期监测即可，无需频繁进行机械维修，维护作业的便捷性和成本均显著降低。d)减少作业人员的作业量。运用PLC技术对提升机电控系统进行优化改良后，系统运行的自动化程度大幅提高，使得作业人员的作业强度明显降低。
4结语
随着现代电子科技的持续发展，PLC技术日益成熟，将PLC技术应用在矿井电气自动化系统中，能够显著增强矿井现代化进程，特别是在矿井提升机中的应用，能够显著提升系统运行的节能和保护功能，从而增强矿井生产运行的稳定性，为矿井综合效益的提升提供助力。
参考文献：
［1］王鹏飞.电气自动化工程中的节能设计技术［J］.内蒙古煤炭经济，2018(1)：39.
［2］张亮.煤矿电气自动化控制系统优化设计分析［J］.内蒙古煤炭经济，2015(12)：193.
［3］李养明.煤矿电气自动化控制系统应用优化分析［J］.山东煤炭科技，2015(7)：105-106.
［4］张勇平.浅谈煤矿电气自动化控制系统的设计［J］.山东煤炭科技，2015(10)：121-122.
［5］刘辉.露天矿电气自动化控制系统优化设计［J］.内蒙古煤炭经济，2017(8)：36.
［6］黄章，武增，沈雪华.论优化工业电气自动化专业教学计划［J］.煤炭高等教育，1991(2)：53-55.
作者:惠少华 单位:同煤集团四老沟矿