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[摘 要]由于煤矿生产环境恶劣，在设备控制和监测方面存在诸多问题，影响了煤矿电气系统的正常运行。因此企业应该对煤矿电气自动化控制系统设计进行创新和改进，将PLC 电气自动化应用于控制系统中，从而提升系统运行的稳定性和安全性。
[关键词]煤矿；电气自动化；控制系统；应用优化
中图分类号：TU761.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0340-01
在现代技术条件支持下，煤矿企业工业化生产过程当中对于生产技术、生产装置的高效率性以及安全性需求持续增加。在工业化生产系统中，包括瓦斯含量计算、矿井水泵开合控制、巷道通风能力监测在内的多项工作均需要通过自动化技术实现，以上也正是煤矿电气自动化控制系统的重要组成部分所在。为了能够进一步提高煤矿电气自动化控制系统的工作效率与水平，有必要从硬件以及软件两个角度入手，结合煤矿企业实际情况，展开优化设计。
1 煤矿电气自动化控制系统的优化方式
煤矿电气自动化控制系统的优化主要体现在软件和硬件方面，本文结合电气自动化控制系统在煤矿中的应用，重点分析系统的优化方式。
1.1 软件的优化方式
目前，煤矿电气自动化控制系统中引进了PLC技术，对软件优化提出了新的要求，促使软件优化面临着一系列的挑战，主要在结构和程序两方面对软件进行优化设计。
1.1.1 软件结构的优化设计
软件结构是电气自动化控制系统的框架部分，而且软件结构的设计需要符合煤矿作业的需求，按照煤矿开采的实际情况设计软件结构。软件结构优化方法的依据是模块设计，便于拓宽软件结构的功能，还能根据煤矿开采随时调整软件结构，促使软件结构能够达到相关的运行目标。分析软件结构的优化方法，如：（1）根据煤矿开采作业的状态，将电气自动化控制系统的软件结构划分成多个运行模块，针对每个模块提出规范目标，用于确保模块优化的标准，同时设计软件结构模块中的子任务系统，促进软件的多样化；（2）设计软件模块的控制程序，主动调试运行结构，保障软件结构的完整性，避免出现结构漏洞；（3）有目的的调整软件结构，确保其与煤矿作业保持同步状态。
1.1.2 软件程序的优化设计
软件程序指导电气自动化控制系统的应用，软件程序优化的核心是I/O 分配，优化软件程序设计时，规划I/O 编制。I/O 的优化设计决定了软件程序的运行水平，避免软件程序中出现相同的设计方式，由此保障电气自动化的安全控制，确保软件程序中I/O 的合理分配。软件程序优化设计中还要考虑PLC 技术的应用，为PLC 提供相关的软件控制。
1.2 硬件的优化方式
硬件决定了电气自动化控制系统的具体应用，加强电气控制在煤矿中的稳定性。电气自动化控制系统的硬件优化，可以消除电气控制在煤矿中的运行误差，体现系统运行中的安全控制。
1.2.1 防干扰设计
电气自动化控制系统硬件的防干扰设计，主要是预防外界环境对煤矿作业的影响，尤其是环境的干扰。电气硬件防干扰的优化方法有：（1）优化设计硬件的布线，区分相互干扰的线路，在线路外部加装屏蔽电缆，消除临近线路之间的相互干扰，同时保障电气硬件线路运行的可靠性；（2）落实硬件优化方式中的隔离设计，重点是变压器的隔离设计，规避潜在的干扰风险，利用中性点接地的方式维护变压器的运行环境；（3）规划硬件电磁屏蔽的优化设计，通过外壳接地、防静电等处理方式解决电磁干扰的问题。
1.2.2 输入电路设计
综合考虑电气自动化控制系统在煤矿作业中的应用，优化输入电路的设计，严格控制电气电路的输入方式。例如：煤矿作业中涉及大量的电能消耗，很容易降低煤矿作业的用电质量，为了提高电能供应的水平，煤矿企业采取输入线路优化的方式，在线路上安装净化元件，用于辅助中性点接地，降低输入电路运行中的脉冲干扰，一般情况下，煤矿输入电源应该达到容量负载的标准值，期间还要做好防短路的工作，避免输入电路遭到破坏。
1.2.3 输出电路设计
输出电路应该符合煤矿作业的实际情况，按照电气自动化控制系统的应用指标，规划输出电路优化设计的方法。如果煤矿作业中不对输出电路进行设计控制，很容易出现线路负载不匀，影响电能输出的效率，还会引起浪涌破坏。所以电气系统输出电路设计中，接入二极管，主动吸收输出电路中的浪涌，同样需要安排防干扰的措施，稳定输出电路的运行。例如：某煤矿电气自动化控制系统运行中，通过监督PLC 的运行发现，输出线路虽然保持高效率的运行状态，但是较容易出现电磁干扰和电荷负载，在电气输出线路启停的过程中对PLC 造成严重的干扰，该煤矿企业经深入研究后在输出电路中安装了二极管，促使其保护电气运行中的PLC，维护输出电路的安全性。
2 煤矿电气自动化控制系统的设备选型
设备选型是煤矿电气自动化控制运行的关键，也是控制系统应用优化的一类方法。
2.1 优化PLC 设备
PLC 设备是电气自动化控制系统应用的主体，用于加强PLC 的控制力度。目前，PLC 呈现多样化的发展趋势，煤矿企业应该全面优化PLC 设备，促使其符合煤矿电气的需求，选择高性能的PLC 设备，煤矿企业在电气自动化控制系统中选择了中等PLC，以此来落实电气系统的自动化控制，既可以监督煤矿企业的电气运行，又可以降低设备优化的成本。中等PLC 设备能够达到电气自动化控制系统的运行标准，其效率要高于微型或大型的设备，体现PLC 设备优化的意义。
2.2 优化I/O 设备
I/O 设备优化可以拓宽电气自动化控制系统的应用功能，为煤矿作业提供标准的电气控制。I/O点是设备优化中的关键，需要按照设备的类型划分其在电气控制中的点，规划I/O 点的清单，将其作为设备优化的依据，为电气自动化控制系统的设备选型提供优化的基础。I/O 设备完善了电气控制中的输入和输出，通过优化I/O 设备，提高煤矿电气运行的节能水平，而且还能辅助电气自动化控制系统的应用，发挥I/O 设备的控制作用。
2.3 优化编程工具
编程工具负责煤矿电气自动化控制系统的程序编写。编程工具可以提高电气自动化控制系统的编辑效率，将计算机技术引入到电气编程中，实现灵活的编程控制。煤矿企业会根据煤矿作业的状态，对电气自动化控制系统进行编程，而编程工具适应多样化的编程环境，其可为电气控制提供准确的编程服务，簡化电气控制的编程路径，进而强化电气自动化控制系统中编程应用的水平，确保编程工具在电气自动化中的优化性。
3 单片机电气自动化控制系统在煤矿生产中的应用
在煤矿生产中引入电气自动化控制系统，不仅能确保煤矿开采工作顺利进行，还可以节省经济支出，实现煤矿企业最大化经济效益。电气自动化控制系统的核心是单片机，不同生产环境下，单片机的选择原则和方式都应该有所不同。相关技术人员应该根据煤矿开采和生产的实际环境，对其进行全面、深入的勘察与分析，这是确保单片机在煤矿生产设备中正常工作的关键环节。其次应该做好单片机使用过程中防水、防漏电工作。目前在我国大多数煤矿生产中，往往采用PLC单片机，不仅做到很好的防水保护，还可以在出现漏电现象时，自动采取很好的应对措施，确保系统运行的稳定性。同时PLC单片机还具有工作效率高、耗能少、抗干扰强等优点，所以在煤矿生产中得到了广泛的应用。单片机在煤矿生产中主要是对系统设备进行实时保护，通过检测电信号，将其转换为电压信号，并经过内部系统对所检测出的信号进行一定程度的放大，以此转换为可供使用的电压信号，然后传送至CPU，通过计算机将信息显示出来
4 结语
在国民经济不断发展下，我国现代煤矿技术加快了发展脚步，在生产过程中使用电气自动化控制技术，大大提升了煤矿生产效率，确保了生产安全。本文主要基于PLC电气自动化控制，对目前电气自动化控制系统存在的问题进行分析，并对系统设计进行创新和优化，这对提升系统的工作效率、实现安全生产、促进煤矿企业健康发展具有深远的意义。在创新过程中，应该根据煤矿生产的实际需求，结合整个电路自身特点和工作环境，确保系统各方面指标符合相关标准与要求，实现现代化、智能化、标准化的煤矿电气自动化控制。
作者简介：高祥武（1987.07.20-），安徽安庆枞阳人，2004年毕业于安徽省煤炭工业学校，研究方向为煤矿电气运行与自动化。
[关键词]煤矿；电气自动化；控制系统；应用优化
中图分类号：TU761.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0340-01
在现代技术条件支持下，煤矿企业工业化生产过程当中对于生产技术、生产装置的高效率性以及安全性需求持续增加。在工业化生产系统中，包括瓦斯含量计算、矿井水泵开合控制、巷道通风能力监测在内的多项工作均需要通过自动化技术实现，以上也正是煤矿电气自动化控制系统的重要组成部分所在。为了能够进一步提高煤矿电气自动化控制系统的工作效率与水平，有必要从硬件以及软件两个角度入手，结合煤矿企业实际情况，展开优化设计。
1 煤矿电气自动化控制系统的优化方式
煤矿电气自动化控制系统的优化主要体现在软件和硬件方面，本文结合电气自动化控制系统在煤矿中的应用，重点分析系统的优化方式。
1.1 软件的优化方式
目前，煤矿电气自动化控制系统中引进了PLC技术，对软件优化提出了新的要求，促使软件优化面临着一系列的挑战，主要在结构和程序两方面对软件进行优化设计。
1.1.1 软件结构的优化设计
软件结构是电气自动化控制系统的框架部分，而且软件结构的设计需要符合煤矿作业的需求，按照煤矿开采的实际情况设计软件结构。软件结构优化方法的依据是模块设计，便于拓宽软件结构的功能，还能根据煤矿开采随时调整软件结构，促使软件结构能够达到相关的运行目标。分析软件结构的优化方法，如：（1）根据煤矿开采作业的状态，将电气自动化控制系统的软件结构划分成多个运行模块，针对每个模块提出规范目标，用于确保模块优化的标准，同时设计软件结构模块中的子任务系统，促进软件的多样化；（2）设计软件模块的控制程序，主动调试运行结构，保障软件结构的完整性，避免出现结构漏洞；（3）有目的的调整软件结构，确保其与煤矿作业保持同步状态。
1.1.2 软件程序的优化设计
软件程序指导电气自动化控制系统的应用，软件程序优化的核心是I/O 分配，优化软件程序设计时，规划I/O 编制。I/O 的优化设计决定了软件程序的运行水平，避免软件程序中出现相同的设计方式，由此保障电气自动化的安全控制，确保软件程序中I/O 的合理分配。软件程序优化设计中还要考虑PLC 技术的应用，为PLC 提供相关的软件控制。
1.2 硬件的优化方式
硬件决定了电气自动化控制系统的具体应用，加强电气控制在煤矿中的稳定性。电气自动化控制系统的硬件优化，可以消除电气控制在煤矿中的运行误差，体现系统运行中的安全控制。
1.2.1 防干扰设计
电气自动化控制系统硬件的防干扰设计，主要是预防外界环境对煤矿作业的影响，尤其是环境的干扰。电气硬件防干扰的优化方法有：（1）优化设计硬件的布线，区分相互干扰的线路，在线路外部加装屏蔽电缆，消除临近线路之间的相互干扰，同时保障电气硬件线路运行的可靠性；（2）落实硬件优化方式中的隔离设计，重点是变压器的隔离设计，规避潜在的干扰风险，利用中性点接地的方式维护变压器的运行环境；（3）规划硬件电磁屏蔽的优化设计，通过外壳接地、防静电等处理方式解决电磁干扰的问题。
1.2.2 输入电路设计
综合考虑电气自动化控制系统在煤矿作业中的应用，优化输入电路的设计，严格控制电气电路的输入方式。例如：煤矿作业中涉及大量的电能消耗，很容易降低煤矿作业的用电质量，为了提高电能供应的水平，煤矿企业采取输入线路优化的方式，在线路上安装净化元件，用于辅助中性点接地，降低输入电路运行中的脉冲干扰，一般情况下，煤矿输入电源应该达到容量负载的标准值，期间还要做好防短路的工作，避免输入电路遭到破坏。
1.2.3 输出电路设计
输出电路应该符合煤矿作业的实际情况，按照电气自动化控制系统的应用指标，规划输出电路优化设计的方法。如果煤矿作业中不对输出电路进行设计控制，很容易出现线路负载不匀，影响电能输出的效率，还会引起浪涌破坏。所以电气系统输出电路设计中，接入二极管，主动吸收输出电路中的浪涌，同样需要安排防干扰的措施，稳定输出电路的运行。例如：某煤矿电气自动化控制系统运行中，通过监督PLC 的运行发现，输出线路虽然保持高效率的运行状态，但是较容易出现电磁干扰和电荷负载，在电气输出线路启停的过程中对PLC 造成严重的干扰，该煤矿企业经深入研究后在输出电路中安装了二极管，促使其保护电气运行中的PLC，维护输出电路的安全性。
2 煤矿电气自动化控制系统的设备选型
设备选型是煤矿电气自动化控制运行的关键，也是控制系统应用优化的一类方法。
2.1 优化PLC 设备
PLC 设备是电气自动化控制系统应用的主体，用于加强PLC 的控制力度。目前，PLC 呈现多样化的发展趋势，煤矿企业应该全面优化PLC 设备，促使其符合煤矿电气的需求，选择高性能的PLC 设备，煤矿企业在电气自动化控制系统中选择了中等PLC，以此来落实电气系统的自动化控制，既可以监督煤矿企业的电气运行，又可以降低设备优化的成本。中等PLC 设备能够达到电气自动化控制系统的运行标准，其效率要高于微型或大型的设备，体现PLC 设备优化的意义。
2.2 优化I/O 设备
I/O 设备优化可以拓宽电气自动化控制系统的应用功能，为煤矿作业提供标准的电气控制。I/O点是设备优化中的关键，需要按照设备的类型划分其在电气控制中的点，规划I/O 点的清单，将其作为设备优化的依据，为电气自动化控制系统的设备选型提供优化的基础。I/O 设备完善了电气控制中的输入和输出，通过优化I/O 设备，提高煤矿电气运行的节能水平，而且还能辅助电气自动化控制系统的应用，发挥I/O 设备的控制作用。
2.3 优化编程工具
编程工具负责煤矿电气自动化控制系统的程序编写。编程工具可以提高电气自动化控制系统的编辑效率，将计算机技术引入到电气编程中，实现灵活的编程控制。煤矿企业会根据煤矿作业的状态，对电气自动化控制系统进行编程，而编程工具适应多样化的编程环境，其可为电气控制提供准确的编程服务，簡化电气控制的编程路径，进而强化电气自动化控制系统中编程应用的水平，确保编程工具在电气自动化中的优化性。
3 单片机电气自动化控制系统在煤矿生产中的应用
在煤矿生产中引入电气自动化控制系统，不仅能确保煤矿开采工作顺利进行，还可以节省经济支出，实现煤矿企业最大化经济效益。电气自动化控制系统的核心是单片机，不同生产环境下，单片机的选择原则和方式都应该有所不同。相关技术人员应该根据煤矿开采和生产的实际环境，对其进行全面、深入的勘察与分析，这是确保单片机在煤矿生产设备中正常工作的关键环节。其次应该做好单片机使用过程中防水、防漏电工作。目前在我国大多数煤矿生产中，往往采用PLC单片机，不仅做到很好的防水保护，还可以在出现漏电现象时，自动采取很好的应对措施，确保系统运行的稳定性。同时PLC单片机还具有工作效率高、耗能少、抗干扰强等优点，所以在煤矿生产中得到了广泛的应用。单片机在煤矿生产中主要是对系统设备进行实时保护，通过检测电信号，将其转换为电压信号，并经过内部系统对所检测出的信号进行一定程度的放大，以此转换为可供使用的电压信号，然后传送至CPU，通过计算机将信息显示出来
4 结语
在国民经济不断发展下，我国现代煤矿技术加快了发展脚步，在生产过程中使用电气自动化控制技术，大大提升了煤矿生产效率，确保了生产安全。本文主要基于PLC电气自动化控制，对目前电气自动化控制系统存在的问题进行分析，并对系统设计进行创新和优化，这对提升系统的工作效率、实现安全生产、促进煤矿企业健康发展具有深远的意义。在创新过程中，应该根据煤矿生产的实际需求，结合整个电路自身特点和工作环境，确保系统各方面指标符合相关标准与要求，实现现代化、智能化、标准化的煤矿电气自动化控制。
作者简介：高祥武（1987.07.20-），安徽安庆枞阳人，2004年毕业于安徽省煤炭工业学校，研究方向为煤矿电气运行与自动化。