现场总线的煤矿供电自动化系统研究

　　摘. . 要：在煤矿生产的过程中，供电系统有着重要的地位，其运行的质量在和大程度上决定了煤矿生产进行的是否顺利。由此可以看出，煤矿供电系统是煤矿生产中的重要构成部分，其供电系统自动化的程度，会给煤炭生产的效率和安全性产生一定的影响，因此，为了确保煤矿生产过程的顺利进行，本文首先对煤矿供电系统实施自动化模式的必要性进行了分析，并根据煤矿现有供电系统的情况，对优化供电自动化系统的措施进行了总结。以此希望能够推动煤矿供电自动化系统的发展，促进煤矿行业的可持续发展。

　　关键词：现场总线；煤矿供电；自动化系统

　　通常情况下，矿井的环境比较复杂，同时还具有一定的危险性，一旦煤矿煤矿供电系统出现问题，就有可能会造成供电故障。如果其故障比较大时，其隐含的危险可能会对操作供电系统的人做人员造成身体上的损害，甚至也有可能为其生命造成威胁。由此可以看出，在煤矿生产过程中，科学的实施煤矿供电系统自动化尤为重要，其不能能够降低危险情况的发生，同时还能够较少煤矿供电能源的浪费。

　　1、煤矿供电系统实施自动化模式的必要性

　　通常情况下，由于煤矿生产环境的复杂性，其经常出现瓦斯积聚或超限的现象，期出现此种现象的主要原因是因为供电系统不稳定、机器设备零件出现故障等，造成供电系统不能及时供电，影响矿井内气流无法流通造成的。另外由于光电设备过于老旧，其运行机制不能满足现在供电的要求，因此会将出出现跳闸的想想，但由于这些问题不太明显，经常会被相关工作人员忽视，不能够在第一时间完成供电，最终造成了瓦斯超标的现象 ［1］ 。除此之外，矿井下的供电系统也不够先进，全部的元件都是独立存在的，没有形成一个完成的体系，就目前而言，在煤矿供电系统中，最先进的系统就是开关单一元件的微机保护。与其他供电系统相比，煤矿供配电系统有着自身的特色，它的供电区域有着密切的联系，为了确保其供电系统运行的安全与稳定，就必须保障其供电区域运行的稳定性。但由于现在的煤矿供电系统还没有实现完全自动化的模式，这就导致了矿井下的保护控制和报警系统比较落后，不能及时发现供电设备出现的故障，进而引发一些列的安全事故。另外，矿井系统中保护器的作用较小，并且功能较少，很难完成上下级变电所的保护。除此之外，煤矿下的电力保护普遍存在着一些问题，经常出现大规模停电、跳闸、误启动等现象，同时还没有办法在第一时间找到故障的位置，只能依靠二次故障找到其故障区域。另外，通过相关研究显示，在煤矿生产过程中运用自动化的供电系统，能够降低煤矿在生产过程中安全事故出现的概率，提升煤矿生产的效率。由此可见，在煤矿供电系统中，实施自动化模式是非常有必要的。

　　2、现场总线的煤矿供电自动化系统的优化措施2.1 完善煤矿供电自动化系统的控制功能要想实现煤矿供电自动化系统的安全运行，其必须具备完善的煤矿供电自动化系统控制功能，反之，将会为煤矿的生产带来不良的影响。所以，送完善系统整体设计的方面来说，其最基础的目的就是能够确保煤矿供电控制功能的完整性，以此做到能够将供电控制的对策落实到供电系统运行中的每一个部分。在整个供电系统中，其必须具有接收供电系统电流、电压和功率的功能，同时在其接收其数据时，还要保证其数据的实时性，以此确保其收集到的数据具有较强的参考作用 ［2］ 。另外，在煤矿供电自动化系统运行的过程中，为了使各种供电参数能够达到相互统一，其必须配备系统主控单元。除此之外，还要确保其系统具有记忆系统故障的作用，让其能够在不同的阶段记录下不同故障出现的信号。煤矿自动化系统的使用，不仅能够起到及时监测供电故障的作用，同时根据其最新的数据参数进行故障处理，能够在和大程度上提升故障处理的效率，使其能够在第一时间能够恢复正常的运行状态。另外，自动化供电系统具有一定的延展性，其能够同时监测多个供电点，进而实现全面监测供电系统运行的目的，从而降低部分隐秘程度较高的生产区域没有监控功能的概率，为供电系统的安全运行提供一定的保障。

　　2.2 优化现场总线系统的结构

　　现场总线在自动化供电系统中有着重要作用，其结构的科学化与否，能够在一定程度上决定着煤炭生产的安全和稳定。在智能控制模式运用的基础上，对煤矿供电线路和供电设备的功能进行全面的检查，并使用智能监控单元的方法对煤炭生产部分的所有煤矿供电设备进行管控，以此减少煤矿供电安全事故的发生。另外，在对现场总线系统的结构进行优化时，应将系统主站作为其关键部分，之后在对地面设置的煤矿供电集控系统进行全方位的监测，有序实施系统供电监视与供电资源分配的任务。此外，对环形网络控制系统来说，可以将其体统设计为 Profibus 的网络运行方式。在传播分站信息与主站信息的过程中，环形网络应当属于不可缺少的信息传输媒介。并且在交换现场控制信息的环节中，应当保证达到可靠与安全的环形网络运行性能，创造便捷与高速的供电系统通信模式。

　　2.3 科学设计煤矿供电系统的主站

　　在煤矿供电系统的主站的构成中，其主要包括西门子 CP5611 网卡、两台工控机、UPS 电源等（其具体情况如下图所示）。其中这两台工控机的作用是不同的，一台为工作机，而另一台则为备用机。一旦其工作机在运行过程中出现了故障，为了能够保障煤矿供电系统的主站不受影响，就可以使用备用机顶替工作机的位置，是其能够继续运行。另外一方面，在主站的操作系统中，可以选用 Windows 2000Server 软件［3］ 。扎起对其监控软件的设计时，可以应用iFix 组态软件，用图片和视频的方式将供电系统运行的情况呈现出来。此外，在监控软件和硬件设备当中，为了确保其信息传递的有效性，可以将对象链接和嵌入 OPC 技术融入其中。通常情况下，由于供应商的不同，就会导致其程序和设备接口之间存在一定的差异，无法进行匹配，这就为其技术的实施增加了难度。但 OPC 技术的出现，就在一定程度上弥补了此种情况的不足，提高了匹配的速度，让其能够完成相应的数据传递。该技术通过对现场设备研发任务的访问，能够了解到其设备的基本信息，进而用符合其需要的接口的形式应用到生产厂家或第三方上，同时将其接口以服务器形式全部反馈给相关工作人员，通过其传输内容改变工作人员的工作方式，以此使其功能得到优化。在经过此种优化之后，可以提升煤矿供电数据转换的速率，同时，在特殊情况下，其相关工作人员还能够在其设备中储存大量的煤矿供电信息，以便于以后煤矿生产时使用，提高煤矿安全生产的效率。

　　结论：

　　综上所述，近年来，供电自动化控制系统在现代煤矿生产中的作用越来越重要。其原因是由于，该系统能够有效提升现代煤矿企业的实际生产效率，更重要的是能够帮助煤矿企业及时的发现煤矿生产过程中的故障所在处［4］。从上文的分析中可以看出，煤矿供电自动化控制系统的优化对于现代煤矿工业的发展来讲具有非常重要的意义与作用。对此，煤矿企业要紧密结合自身生产情况，对其系统的各个相面进行优化，以此来提升煤矿工业供电系统的自动化程度，使煤矿工业得到最大化的可持续发展。

　　参考文献：

　　［1］魏华峰 . 现场总线的煤矿供电自动化系统研究 [J]. 科技风,2020,(32):71-72.

　　［2］高文杰 . 基于 Profibus 总线的煤矿供电自动化系统设计 [J]. 能源技术与管理 ,2019,44(2):172-174.

　　［3］刘明昌 1. 基于工业以太网和现场总线煤矿电网监控系统分析[J]. 名城绘 ,2018,000 (007):P.319-320.

　　［4］宋兴郡 . 基于现场总线的煤矿自动化供电系统研究与设计 [J].

　　山西煤炭管理干部学院学报 ,2015,(3):127-129.