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摘要：近些年来，煤矿企业的发展为我国的经济建设以及人们的生产和生活提供了源源不断的动力。随着科技的进步以及电气自动化技术的不断发展进步，自动化控制系统也已经应用到了我国的煤矿企业，在提高煤矿企业生产效益方面起到了很大的作用。在煤矿企业的电气自动化控制技术中，PLC嵌入式的电子自动化系统在煤矿系统的控制方面起到了非常重要的作用。本文主要对电气自动化控制系统的特点进行分析，接着对电气自动化系统优化的要点进行分析和探究，期待能够有效推进我国煤矿企业对自动化控制系统的应用，从而实现经济效益的显著提高。
关键词：煤矿电气自动化控制系统；优化设计；研究
引言
我国煤矿企业的发展不仅关系到国家的经济建设，也与居民的日常生活息息相关。在煤矿企业进行开采的过程中，由于工作环境相对比较复杂，影响到煤矿开采的效率以及工作过程中的安全性，利用电气自动化控制系统能够实现生产过程中的实时反馈，而且还能够有效预防不可控的环境因素的影响。尽管该技术也一直在发展创新，但是在实际使用过程中仍然存在很多的问题，对煤矿企业的PLC嵌入式电子自动化控制技术的使用和优化是未来煤矿企业的发展趋势。只有不断结合煤矿企业的实际发展情况，对电气自动化控制系统进行优化才能将其有效应用到煤矿企业的发展中，有效降低企业的运营成本，并促进煤矿企业生产流程的优化。
1.电气自动化控制系统在使用中的特点分析
(1)具有较强的兼容性。近年来，随着煤矿生产企业技术的不断发展，我国煤矿开采逐步从浅层向深层推进，与浅层的施工环境相比，深层开采环境具有较高的复杂性。在开采中需要利用电气自动化设备推进开采活动的进行。电气自动化设备的种类非常多，不同类型的设备在运行时间、运行功率上都具有比较大的区别，为了使煤矿开采活动能够有效开展，实现电气设备在运行环境中的自我调节，通常在设计中会借助电气自动化控制系统来进行辅助控制[1]。正是由于电气自动化控制系统具有很强的兼容性，可以满足不同生产条件下对电气设备控制的要求，而且系统在端口协议方面还具有比较高的开放性，因此为系统控制内容的多样性奠定了基础。
(2)集成性。在我国当前煤矿企业的生产中，煤矿开采的步骤主要包括煤层勘探、煤层开采以及煤矿资源的输送，还有在整个过程中的安全防护管理等不同的流程。每一步流程在运行过程中都需要电气自动化技术的支持，比如PLC技术、人机界面交互技术以及数据信息采集技术等。如果对每一个流程系统都分开管理的话，会使得整个系统的负担不断加重。而正因为电气自动化控制系统具有集成化管理的特征，使其能够对系统内部设备状态实行实时的监督管理，并且能够根据设备运行情况进行相关参数的调整，进一步增强机械设备在生产运行中的稳定性。
(3)智能化。煤矿企业虽然是一个传统的工业领域，但是近年来在先进技术与管理的共同作用下其内部生产和管理体系也在不断完善。在我国目前的煤矿领域发展中，大多数的煤矿开采企业已经实现了自动化生产，甚至有些企业已经从自动化向智能化的方向发展。在煤矿企业的生产运行中，电气设备能够按照系统设置的程序高效地完成开采任务[2]。而且在这个过程中，针对系统运行过程中的相关信息数据，需要对其进行系统的分析与整理，在此基础上进行煤矿开采方案的调整以及优化。这种方式能够有效提高煤矿企业开采的效率，同时还能够大大提升煤矿开采中的安全性能，促进企业的持续发展。
(4)开放性。开放性也是电气自动化技术非常重要的特征。煤矿开采工作主要在地下环境中进行，为了能够保证指令传到生产区域，电气设备还应该同时具有比较强的通讯功能。电气自动化技术能够用来构建通讯控制系统，整个系统也是在通讯端口的辅助下实现与其他系统间的信息互通，进而能够对系统中设备的运行状态进行监控，有效提升信息采集之后运行的效果。另外，在系统运行中数据指令传输可以通过通讯端口来实现对设备工作状态的控制，进而保证系统运行过程的稳定性。
2.煤矿电气自动化控制系统的优化设计
(1)机械设备选型的设计。机械设备的选型是进行电气自动化控制系统设计的最重要的一步，通过这种方式来实现系统对于稳定性的要求。在实际的设计中要结合煤矿企业生产发展的实际情况以及在生产中各项参数的具体情况，选择能够满足企业未来生产规划的机械设备，并且设置与之相适应的电气自动化控制系统，进而提高机械设备选型的可靠性。在当前的电气自动化控制系统中，PLC是使用比较广泛的机械设备产品，在系统运行中还包含有瓦斯浓度检测设备、矿井中的巷道通风设备以及电气照明设备等，在运行过程中设备的功率和耗电量等都要根据矿井中巷道的尺寸、煤矿开采的能力进行选择，从而实现对系统进行有效控制的目的。
(2)I/O点种类的确定。在电气自动化控制系统优化的过程中，I/O点种类的确定是最为基础的内容，也是非常重要的内容。在原先的系统中，I/O点的种类比较少，而且其安装的地点和数量都比较固定，这样的情况会造成很多问题的发生，而且也没有办法满足持续的煤矿生产的需求。在系统优化过程中，必须对I/O点的数量和类型实施必要的调整，针对I/O点数量的优化，需要在原有基础上扩充到2-3个节点；针对类型的优化，可以选择大容量的系统结构，为系统中的软硬件端口进行串联留出余地[3]。在这样的优化设计中，系统整体的运行效果能够明显得到提升，工作效率也会大幅度增长，有效提高煤矿企业的生产力。
(3)编程工具的选择。编程工具的选择也是电气自动化控制优化的重要内容，目前比较常用的电气自动化系统编程工具主要有三种，分别是：手持式编程器、图形编辑器以及PLC软件编辑器，不同的编辑工具具有不同的优势。手持式编辑器在运行中的工作效率比基准值低只有75%，但是它也有自身的优点就是体积比较小，携带起来比较方便，可以用在生产现象的临时调整中。图形编辑器的特点是具有较强的直观性，在系统运行中工作效率也能够达到85%到90%之间，可以使用到中型自动化控制系统中。PLC软件编辑器最大的优势就是工作效率比较高，可以达到100%甚至110%，但是却没有办法在生产现场使用。在煤矿电气自动化控制系统的优化过程中需要根据不同的需求选择编辑器，实现系统生产的高效安全运行。
(4)输入电路设计。在通常情况下，煤矿电气自动化控制系统的运行中的电压基本上控制在85V到240V之间，在运行过程中具有比较强的适应性，而且在系统整体的电路设计中还能够增加电源净化元件，可以用作对线路运行情况的监测[4]。当系统在运行过程中发生电压不稳定的情况时，系统就会自动启动PLC控制器对出现问题的电容器实施调整，在发生电路短路情况时能够立即开启继电保护装置，通过这种方式减少输入电路对系统运行造成的不良影响，并且能够极大的提升系统运行的效率，使得企业生产运营过程中的经济效益大大提高。
(5)电气保护系统。在煤矿企业的电气设备运行过程中，电源电压都是采用的高压线路，因此在系统运行中存在较大的危险性，一旦发生故障没有及时进行抢修的话会严重影响到生产的安全性。在进行煤矿电气保护系统的优化时，最为重要的是对系统的调节方法进行调整，在运行中比较常用的调节方式就是PID模式，在系统运行调节的过程中，能够实现对系统运行的位置设定值的确认，在这个基础上再进行PID的调节。在接收到系统传输过来的指令之后，电气保护系统就会将信息传输到系统运行的目标位置，在系统运行中系统执行的结构会反馈到主系统中存储起来，通过这种方式完成了信息的交互和传输，一旦系统运行中发生故障，就能够有效定位并及时进行系统故障的修复。
(6)电气接地系统。在煤矿开采的过程中，使用的电气设备都需要比较高的电压才能保证系统的正常运行，结合系统在运行过程中工作环节的复杂性，需要在系统中设置接地系统。传统的接地方式主要是利用单线连接的方式，这种方式不是所有的设备都可以使用的，因此可以在系统的优化中，对接地的方式实施分类，比如，可以分为防雷的接地方式和静电接地方式，另外还有直流接地和屏蔽接地等不同的接地方法。通过不同的接地方式提高煤矿生产中的安全性。
3.结束语
综上所述，在我国煤矿企业当前的发展中，电气自动化控制系统起着非常重要的作用，对煤矿企业生产效率和生产安全性的提高都具有重要意义。因此企业在发展中一定要结合企业的生产实际情况和电气系统技术的发展情况对电气自动化系统进行持续的优化设计。通过这种方式不断实现企业生产效益的提升以及促进煤矿企业的发展壮大，进而实现我国经济效益的不断提升。
【参考文献】
[1]邱若诚.关于煤矿电气自动化控制系统优化设计研究[J].建筑工程技术与设计,2017,000(006):2130-2130.
[2]吕琪然.煤矿电气自动化控制系统优化设计分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2016.
[3]王旭健.煤矿电气自动化控制系统的优化设计分析[J].能源与节能,2018,000(011):P.137-138.
[4]王宇鹏.煤矿电气自动化控制系统的优化设计思路[J].信息周刊,2020,000(011):P.1-1.
作者:王锋 单位:晋能控股煤业集团燕子山矿
