鹤岗鸟山煤炭有限责任公司黑龙江鹤岗154100
摘要：煤矿作为传统能源，在国民经济发展中占据重要位置。煤矿采集一般集中在地下，需要采用大型机械设备进行开采，因此对地下作业机械设备安全问题进行研究就显得非常重要。以煤矿机械电气控制系统设计为研究对象，对系统设计中的主要问题进行了阐述。
关键词：煤矿机械；设备电气；自动化控制系统
引言：煤矿作为传统能源性资源，对国民经济及社会发展做出了不可磨灭的贡献。虽然目前新兴能源在国民经济中发挥的作用越来越大，并且在能源中所占比重也在逐渐提升，但在现阶段背景下新能源还不可能完全取代传统能源，换句话说，煤矿等传统能源在国民经济中的位置也不能被完全取代。煤矿开采过程中，安全问题一直是人们关注的重要内容，对煤矿机械电气控制系统就行设计是当前煤矿行业研究的主要方向，促进煤矿机械电气控制系统不断设计创新，能够保证国民经济健康发展，使煤矿产业展现出新的活力和创造力。
1煤矿机械电气控制系统设计要求
煤矿机械电气控制系统是适应时代发展的产物，它的设计需要考虑多方面内容，比如生产成本、生产产品质量等。煤矿机械电气控制系统是一个庞大复杂的系统，包括最初的方案设计、后续的产品设计等。在设计煤矿机械电气控制系统时，需要考虑机械设备电气指标、控制系统性能、电气传动调速以及经济效应等内容，此外考虑煤矿机械电气控制系统设计成本、应用效率、工艺标准和材料选择也是该设计系统在市场上能否得到推广应用的关键。煤矿机械电气控制系统设计除了需要遵循一般电气控制系统设计原则之外，还需要遵循煤矿机械设备特点，做好以下几个方面的设计工作：
（1）煤矿机械电气控制系统需要保证各个机械部件正常运转，满足电气控制设计性能要求，能够完成对应机械活动。
（2）煤矿机械电气控制系统设计方案在保证系统指标功能的基础上，要优化设计方案。另外，煤矿机械电气控制系统最主要标准还是系统安全性能和成本问题，不能一味追求高科技，要根据实际技术情况设计相应系统。
（3）机械一体化是煤矿产业发展的总体趋势，在系统设计工程中需要将机电关系协调好，并将煤矿机械设备与电气控制系统有机整合起来，加强对机械设备的控制。
（4）煤矿机械电气控制系统为适应社会发展需要，可适当引入新兴设计工艺，在保证安全性能前提下，提高系统性能，完成系统升级。
（5）对电气控制系统元件选择要结合实际，同时要选择正确电气元件，以降低生产成本。另外，要根据成本需求和系统性能，选择合适元件。
2煤矿机械电气控制系统设计
煤矿机械电气控制系统设计主要包括四个部分，即开采机电气控制部分、提升器电气控制部分、运输机电气控制部分和掘进机电气控制部分，接下来笔者将针对不同部分设计内容及方法展开研究。
2.1开采机电气控制部分
开采机主要完成煤矿开采工作，主要包括井下采煤机械、皮带机械和地面生产机械三个部分组成。开采机电气控制部分采用编程方式来接收指令，通过接收指令进行相应处理，并将处理结果发送给开采机控制系统进行执行，完成开采机工作。2.2提升器电气控制部分
提升机在采矿工业中主要负责地面与地下间的运输，安装于地面，通过钢绳将地下采集煤矿运输到地面。提升器电气控制部分通过计算机与PLC器件进行控制，能够有效提升机机械性能和安全性能。通过数控技术对机械设备运行状况进行控制，可以实现机械自动化。
2.3运输机电气控制部分
运输机主要指胶带运输机，在各个行业中都有广泛应用，它主要完成设备输送和物料分拣工作。运输机电气控制部分通过对运输机进行控制，使运输机实现设备自动输送和物料出入库目标。
2.4隧道掘进机电气控制部分
隧道掘进机主要用于平直地面开闸隧道的机械，隧道掘进机电气控制部分主要通过PLC器件实现控制，主要有工控室、控制室和调制解调器三部分组成。
3电气自动化控制系统改造分析
3.1优化设备系统。
为确保电气自动化控制效率的最优化，在选择PLC设备前，应先对整个系统的功能、状态等开展整体评估。若电气自动化系统仅需对井下瓦斯浓度变化进行监测，则使用微型设备便能满足使用需求。若在监控瓦斯浓度之外还需对井下水泵工作状态进行监测，便需要选择更加大型的PLC设备。而且为了能不断满足矿井现代化建设的需求，未来PLC装置的发展需要定位在实现对矿井的全方位监控上，以便于对井下设备工作状态进行实时掌控，从而实现对设备运行数据调控的最优化。
此外，在编程程序的选择上也有一定要求，现阶段常用的编程程序主要包括三类，即手控编程程序、PLC编程程序和计算机编程程序。其中手控编程程序作业效率较低、编程质量不高，仅仅能在数据较少的情况下使用，矿井生产中的应用相对较少；PLC编程程序仅适用于大型矿井，因此在实际使用中多同计算机编程相互配合使用，不过其应用成本相对较高。因此实际使用中应结合生产实际进行相应的选择使用；
3.2优化软件系统。
系统软件的优化对于提升矿井作业效率也有着显著效果。为达成该目标，首先应对系统内部软件进行优化，使其组合配装转化为直观图表，这也是PLC系统有效运用的关键所在。此外，针对系统的优化还要充分考虑系统自身规模，确保优化完成后系统可以贴合井下采矿实际，从而提升作业质量与效率；
3.3优化硬件系统。
电气自动化系统中的硬件主要包括输入设备与输出设备。其中输入设备进行优化时应对PLC设备的供电电压进行综合考虑，通常来说其电压需要控制在80V~240V之间，不过鉴于回采过程中环境条件相对复杂且有众多外界干扰因素，所以在布设电源时需对其采取一定的净化措施，从而确保电源有效隔离外部影响因素，实现长期的稳定运行。针对电路开展优化设计时，常用的设备主要包括变压装置和滤波装置，通过两种装置的联合运用，能实现对电压的有效调控。针对输出装置的优化侧重于指示标志和调试设备的选择。建议使用的输出方式为晶体管输出，这种方式可在实现电流频率优化的同时提升系统反应灵敏度。同时使用继电保护的手段提升输出电路简化程度。
我们会做严格的优化和分析。软件模块分为程序结构设计优化和程序流程设计优化。在程序结构设计优化策略中，有必要根据煤矿生产企业的实际生产情况进行严格的分析，有必要在原有电控系统的基础上调整和优化各种功能。在煤矿企业不断发展的过程中，控制系统各部分的功能根据其生产技术不断优化。
优化程序设计过程优化了I/O接口（输入/输出）的配置。在优化过程中，相关技术人员必须集中编制煤矿电气自动化控制系统中的信号，并在此过程中信号分配时，必须根据信号的实际需要分配信号源，并对操作系统进行持续优化，可以对当前程序进行实时监控，在程序编写过程中可以添加计数器和定时器，以改善程序的结构设计。最大限度地减少PLC自动化控制系统，从而不断减少占用的数据空间。
结束语：
煤矿资源作为传统型资源，对国民经济发展最初了突出贡献，并且还将在很长一段时间内影响人们的日常生活，本文对煤矿产业机械设备电气控制系统设计进行研究具有重要意义。
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