时间：2022-12-20 15:37:20
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇系统优化设计，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：螺杆泵 优化设计 数学模型
一、前言
螺杆泵井生产系统优化设计是螺杆泵合理运行的重要环节，同时也是延长螺杆泵工作寿命的基础保证。因此，为保证螺杆泵合理运行、稳定生产，开展螺杆泵井生产系统优化设计研究是十分必要的。本章根据螺杆泵井生产系统优化设计原则，建立了螺杆泵井生产系统优化设计的数学模型，结合油井流入动态研究结果和井筒流体压力分析结果，给出了通过该数学模型实现螺杆泵井生产系统优化设计的方法。
二、优化设计原则
（一）螺杆泵的工作点应落在合理工作区内；
（二）螺杆泵设计时井底流压应满足油田开发方案的要求；
（三）满足螺杆泵的压头、排量的前提下，应尽量增加下泵深度，减小流压，放大生产压差，以提高油井产液量；
（四）油井条件确定后，螺杆泵的压头、排量不能大幅度增加，否则将会导致螺杆泵的工作点偏离合理工作区；
（五）对于气液比较大的油井，应采取套管放气的方法，尽量增大下泵深度，减少气体的影响。
（六）螺杆泵在满足排量、压头、扭矩的情况下，可采用中低转速；在其它条件受到约束时，可通过提高螺杆泵的转速来实现高产；
（七）当螺杆泵的压头不足时，可以适量的降低下泵深度、提高流压、降低转速或者降低油井产液量；
（八）可以通过提高容积效率，提高泵的转速、增大理论排量，增加泵的压头，加大下泵深度、提高油压，提高采油指数的方法实现提高油井产液量；
（九）当油井地层条件发生变化时，可以调节螺杆泵生产系统参数，当泵抽条件发生变化时，可以调节地层参数。
另外，螺杆泵的最大外径，应满足在套管内起下顺利；转子旋转时，最大直径不与油管发生摩擦；转子从油管中起出顺利；定转子的连接尺寸，应该与管柱配套。
三、优化设计数学模型
【关键词】斜井提升；对称组合道岔；推车器
1 概述
本文以二水平副暗斜井上口摘挂钩时间较长，影响我矿二水平副暗斜井提升能力进行可行性分析。该矿采场重点由浅部向深部二水平北翼采区转移，二水平北翼Ⅱ61下采区是本矿主采6煤重点准备采区，目前此采区始终保持三个岩巷头进行掘进，加上生产采区Ⅱ62采区Ⅱ627准备工作面联巷岩巷掘进头共计5个掘进头，均用车皮出货，现有的二水平副暗斜井提升系统已经满足不了生产需要，优化工作势在必行。
2 巷道设备布置优化前与优化后分析
优化前：
（1）二水平副暗斜井提升时间
二水平副暗斜井每日12：00-14：00为轨道检修时间，，作业方式为“三八”制，每班混合作业6.5小时，每日总提升时间为19.5小时。
①二水平副暗斜井下口采用绳式推车机，三班作业，平均摘、挂勾用时3分钟。
②二水平副暗斜井上口使用两部11.4kw绞车来回牵引重车及空车，三班作业，平均摘、挂勾用时6分。
③二水平副暗斜井轨道运行，三班作业，平均用时10分。
由以上得：二水平副暗斜井完成正规循环平均用时16分。
（2）二水平副暗斜井提升能力
二水平副暗斜井每个正规循环提升8车（不包括大件），大件车提升5车。
Ab=（3.6×Tb×n×q）÷（k×T） Ab ：每天提升量，辆；
Tb：每班提升工作小时，6.5小时； n：每勾串车数，8车；
q：矿车载重量，取1t；k：提升不均衡系数，取1.25；
T：最大提升循环时间，12min；
提升量=（3.6×Tb×n×q）÷（k×T）
=（3.6×6.5×60×8×1）÷（1.25×16）
=561辆
（3）二水平副暗斜井设备
二水平副暗斜井上口：11.4kw调度绞车2部，JKY3.0液压绞车1部。
二水平副暗斜井下口：DWS6弯道绳式调车机2部。
优化后：
（1）二水平副暗斜井上部车场采用11.4kw小绞车牵引重车及车皮，在使用过程中摘挂勾头存在安全隐患，经优化后使用三部弯道推车器代替两部11.4kw小绞车，在使用过程中解除了摘挂勾头，同时绞车司机进行了优化，降低了作业人员工作量。
（2）在44大巷增加了80m车场，使得矿车在该车场内进行集中，一次性进行运输，大大的提高了工作效率。
（3）二水平副暗斜井上部车场增加了一组对称组合道岔，改变了原有的运输方式，空车及重车分向运输，有效的节省了运输时间，增加了提升效率。
（4）我矿重点工程掘进工作面集中的二水平，经改造后，二水平副暗斜井的提升能力得到增加，使得我矿重点工程车皮周转得到了有效的控制，从而提高了我矿重点工程进尺。
3 现场施工工艺
（1）采用ZDZ630/3/1213对称组合道岔一副，与二水平副暗斜井内轨道连接，平巷内布置三条轨道，其中两端为空车道，中间为重车道，二水平副暗斜井上口安装三套推车器。并在44轨道石门铺设70m车场。
（2）井巷施工量
二水平副暗斜井上口巷道断面规格为：净宽×净高=6200m×5000m，自一水平泄水巷三岔门处按N163°方位对巷道两帮进行刷大，两帮各刷大1200mm、刷大长度为39m，后按N103°方位对巷道左帮进行刷大，刷大宽度2000mm、长度50m，最后对44-46石门按N163°方位对巷道左帮进行刷大，刷大宽度600mm、刷大长度80m，总工程量208m。
（3）设备材料投入
4 预期成效
[关键词]服装模特；动态展示；机器人；优化设计
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0358-02
1 引言
国内外关于服装模特道具的研究与设计呈现出两种状态。一方面，传统服装模特道具即目前市场上绝大多数服装品牌店使用的服装展示模特道具，它们立足于静态展示，展示风格固定单一，缺少变化，早已不能满足当下消费者对于服装展示的需求。另一方面，智能化模特机器人[1]因受传感器、传动构件尺寸的约束，在设计上难以与传统模特外观体型进行良好匹配，使得模特机器人的展示效果往往不尽如人意。而且成本高，不利于推广。
为满足当下市场对于服装展示的新需求，服装动态展示系统优化设计，依托现有的服装动态展示技术[2]即只有手臂关节这单一自由度，在已有服装动态展示模特系统原理样机的基础上，进一步优化设计，针对不变的约束空间增加头部和底盘两个旋转自由度，并且对模特道具手臂结构包括传动机构和连接机构进行优化设计，同时精简控制系统。使得服装动态展示模特的机构更加精简，控制更加精准，展示效果更加丰富，价格更加低廉。
2 设计思路
考虑遵循四个设计原则：①基于系统原理样机进行结构优化；②精简机械结构和元部件[3]；③所有元件尽量满足标准化；④较完整地模拟人体动静态展示效果。
3 优化设计
3.1 传动机构优化设计
3.1.1传动机构总体优化设计
传动机构的优化设计基于原有模特系统的内部空间约束，将腹腔中以线/杆为核心的传动机构[4]优化设计为以线为核心的传动机构，这样减少了传动构件的交叉耦合关系，增强了系统传动的位置精准度；对有关零部件做了适当的替换和简化，使得系统中所使用的零部件能够合理地分布于模特道具腹腔中，并且为头部动力系统和传动系统留出了一定的裕度空间；同时增加一套头部--身体和底盘--身体的连接机构，使得模特的展示效果更加丰富。
3.1.2大臂旋转、抬起机构优化设计
受控制系统控制的同步电机输出一定大小的扭矩，通过联轴器传递给与它相连的小同步轮和绕线轮，使其按一定规律做绕轴的圆周运动。小同步轮通过同步带传递力矩，使同步轮按既定的规律带动与手臂相连接的圆柱筒运动，实现大臂的旋转运动；与此同时，绕在手臂刚性轴上的两根钢索在绕线轮的作用下，带动手臂大臂沿着预定轨迹做空间抬起，复位等运动，从而实现大臂的向上抬起运动。
选用更符合需求的同步电机，使得模特的展示姿态能够锁定在空间固定位置；通过合理地计算和验证，选用了合适的同步轮和绕线轮，实现了两个运动自由度由一个电机控制的功能，精简了传动机构和控制系统。
3.1.3 小臂旋转机构的优化设计
在已有服装动态展示模特系统原理样机的基础上，如图5所示。将小臂的机构优化改造成了如图6所示的机构，本单元由手臂小臂、大臂、钢索、四氟管、手臂连接片、刚性轴等构成。绕在手臂刚性轴上的两根钢索在步进电机的力矩作用下，带动手臂小臂绕M点沿着预定轨迹做空间旋转运动，从而实现小臂的屈伸运动。
连接片的改进设计，减轻了手臂重量，使系统更加稳定可靠，同时也极大的改善了手臂关节处的不美观问题，展示效果得到很大提升。
3.1.4头部机构的设计
3.1.5底盘机构的设计
3.2 控制系统优化设计
4 系统仿真与验证
4.1 休闲展示动作模式
4.2 运动系列动作模式
仿真结果表明，系统能够稳定地沿着预定轨迹路线运动至预期空间位置，展现出预定的行为姿态。实现了单体模特道具多体态的展示效果并且系统稳定可靠。
5 结语
经过多次的仿真结果表明，对于预定的轨迹，机器人手臂的运动以及整个身体的旋转平稳连续，无柔性冲击，轨迹符合预期；各关节运动平稳，并且电机的力矩和速度在工作范围内；通过简单修改轨迹控制参数，可以迅速地进行新的仿真。该服装动态展示系统通过精巧传动机构与精简控制系统能够较好完成所设计的动作与要求，实现了优化设计目标，将在一定程度上丰富服装展示效果，提高服装展示水平。
参考文献
[1] 梁晓光，何彬，何章昆，邓鹏，任晓昆.服装动态展示系统设计与实现.科技研究，2014（3）：521.
[2] 陈建国.拟人活体模特[P].中国专利：200420028654.7，2005-03-16.
[3] 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础[M].北京[第五版]：高等教育出版社，2006.
[4] 刘朝儒，吴志军，高政一，许纪F.机械制图[M].北京[第五版]：高等教育出版社，2006.
[关键词]矿井 通风 优化 安全
[中图分类号] TD72 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-258-1
0前言
矿井通风是运用多种技术手段输送、调度空气在井下 流 动， 维护矿井正常生产和劳动安全的动态过 程。在生产期 间利用通风动 力，以最 经济 的方式 ， 向 井下 各用 风地点 供给 质 优量足的新鲜空气，保证工作人员的呼吸，稀释并排 除瓦斯、粉尘等各种有毒 有害 物质， 降低 热害，给 井下 创造良 好的 劳 动环境。在发生灾变时，能有效、及时地控制风 向及风量， 并与其他措施结合，防 止灾 害的扩 大，最大 限度 地减少 事故 损失。人们将 矿井通风系 统实 现上述 任务 的综 合能力 称为 矿井通风系统的安全 可靠性。 分析矿 井重 大灾 害事故 发生 及扩大的原因，无 不与矿 井通 风系统 有密 切的 关系。因 此，建立既能满足日常生产通风， 保证风向 稳定、风质合格，又能 在灾害时期保持通 风设 备运 行可靠、稳 定、能快 速实现 风流 控制的通风系统对于实现资源的安全开采是至关重要的。
1矿井通风系统优化
矿井通风的 优化 主要 是通风 系统 的优化。 选择 好矿 井通风系统是关系到整个矿井的安全和正常生产的重 要问题。具体应符合如下的一些基本要求：每个矿井 必须有完整的独立通风系统；矿井进风 井口必须布置在不受 粉 尘、灰土、有 害和高 温气体浸 人的地 方； 进、回 风井之 间和 主要进、回风巷道之间 的每 个联络 巷中，必 须砌 筑永久 性挡 风墙； 每个生产水平和 每个 采区都 必须 布置 单独的 回风 道， 实 行分区通风，将其回风流直接引入到 总回风道或 主要回风 道中； 矿井主要通风机 的工 作方式 一般 应采 用抽出 式通 风；根据矿井开拓系统选择确定合理的通风系统。
2矿井通风系统优化设计的重要意义
矿井通风的目的是为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量，保证作业空间良好气候条件，冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘等。而矿井通风状况的好坏，在很大程度上直接影响到矿井的安全生产、矿井的 经济效益、矿井的稳产和高产及矿井灾害时期的应变能力等。因此，在矿井通风设计与生产期间，均应对矿井通风系统的稳定性及可靠性 进行分析。
3传统矿井通风系统
我国煤矿自50年代开始采用机械通风，但风机的运转效率一直较低。据统计风机运转效率仅约40%，比设计的风机效率降低一半以上。通风能耗约占矿井总能耗的1/3，通风电费约占通风能耗的70%。大型矿井的风机装机功率高达数千千瓦，年通风电费达数百万元。造 成矿井通风系统能耗高的主要原因是：①通风方法和设计手段；②风 机性能；③管理水平。
我国矿井通风系统设计多数采用统一的主扇通风系统，漏风系数取得大以及按最困难时期的最大风压选择风机，使选取的风机风压过高，通风系统建成后，由于煤矿开采技术上的特点，致使主扇的工况点风压比设计的风压低得多。我国大多数煤矿所使用的70B2风机属于高、中风压和中流量风机，高效率区多在2000-3000Pa范围内。而煤矿当风量为40-90m3/s时，矿井总阻力多在600-900Pa之间。风机等积孔与矿井通风网络等积孔不匹配，使风机长期在低效率区运转。
4矿井通风系统优化设计研究
4.1矿井通风系统优化设计遵循的原则
新矿井在通风系统设计或生产矿井在进行通风系统技术改造设计 时，必须根据矿井的地质条件、矿井开拓和生产布局可拟定出很多可行的设计一方案，并且各个方案各有优缺点。要从众多的方案中确定 出最优的通风系统方案，必须首先确定矿井通风系统的评判指标。
4.2矿井通风系统优化设计进展
由于矿井通风系统非常复杂，通风系统的解算是相当复杂的，手 工解算或是利用传统的通风网络解算软件解算工作量太大根本无法达 到及时得到井下通风状况的目的。所以开发出一个功能强大、界面友 好、操作简洁方便、可视化度高的通风网络仿真软件能够大大加强矿 井通风的管理力度，为保证煤矿安全生产奠定良好的基础。
5新型多风机多级机站矿井通风系统
5.1新型多风机多级机站特点
多风机多级机站具有显著的优越性，它既可提高矿井有效风量 率，又可节省电能消耗。我国自1983年开始该通风技术的试验研究以 来，先后有几十个大中型非煤矿井采用此技术，改造原有的通风系 统，都取得了明显的社会效益和经济效益。
所谓多风机多级机站，即是由几级（至少是三级以上）风机站接力。
5.2矿井通风系统节能风机的推广应用
目前我国中煤科工集团重庆研究院自主生产的抽出式局部通风机 与我国煤矿巷道通风机参数合理匹配，为新型掘进施工或引排瓦斯用 通风机，该风机具有大流量、高风压、高效率、低噪声、系列化、结 构简单、使用维修方便等特点，用于处理井下局部瓦斯积聚或与除尘 装备联合使用用于工作面除尘。
5.3矿井通风技术研究的进展和方向
新型矿井通风系统应为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量，保证作业空间良好气候条件，冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘等，矿井通风技术研究的进展和方向主要是：在矿井通风系统技术改造与建设中，不存在统一的技术模式，应根据各自系统的具体条件，沿着多种技术途径发展。这些途径主要是：分区通风系统、多风机多级机站通风系统、主―辅多风机系统、统一主扇通风系统；新型、高效、节能 矿用风机的研制与应用；采用优化设计技术；矿井通风系统的微机自 动控制技术研究等。
6结语
实践表明，与传统的矿井通风系统比较，新型矿井通风系统风机运转效率高，可为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量，保证作业空 间良好气候条件下，具有高效、节能的特点，简化了矿井风机数据量大的问题，提升了矿井通风系统的效率。
参考文献
1.1对地下排水工程的重视欠缺,设计缺乏宏观整体规划
长期以来城市建设注重地面工程而忽视了地下排水工程的系统设计与规划。在城市规划初期应将市政排水系统设计作为一个独立的系统去规划与设计,并配备足够的资源才能保证在特殊情况下城市的应急排水能够高效和有序的进行。而目前诸多城市的做法往往只是在道路系统设计中考虑地下排水和地表排水,且片区的排水设计无相关性,当放到城市一个整体中时,排水缺陷问题就会暴露。
1.2行业相关标准不健全
目前,城市道路排水系统上下游管道直径参数取值不当,在城市化进程加快的今天,如今的城市排水能效受到诸多因素的影响,有气候的因素,有经济发展不平衡因素和道路工程自身因素等,如今的市政排水设计标准没有能够适应现在的城市路面系统,排水管网直径参数或大或小,排水专用管道与市政其他管道的管线让线冲突与高程出现误差,造成排水性能的降低都是规范要具体规定和严格实施的具体内容。
1.3排水设计无分层设计,混合排流现象造成排水负担
城市排水来源有天然雨水和城市生活污水,而目前城市排水系统一般都是污水与雨水混合排水,这会给排水管道造成过重的排水负担。在发生特大降水时,这种负担将会转变为排水压力,使得降水无法排离城市路面,造成道路大面积或者片区大面积积水,行车在比较低的地段时候由于积水较厚将会淹没行车和行人,同样的现象在北京洪灾中出现过。
1.4排水系统设计思维固化,排水渠道单一
城市排水思路固化的表现是将积水排到地面下或者排出去,而如果能合理循环利用降水可以缓解城市排水管网的排水压力,并且给需要水的地方供水,不需要水的地方排水,这就是雨水排水循环系统的工作原理。目前排水循环系统不仅体现在城市排水设计中,也存在于市政建筑排水设计中,如现在建筑中水回用技术将生活污水和自然用水循环,一方面可以节约用水,一方面可以缓解市政排水负担。
1.5排水应急措施不当,信息预测不准确
现在是互联网时代,对一些市政应急措施的预测应及时、有效、快捷、方便。如在一些降水多发城市和社区应分区进行降水的实现预测,在城市建设和规划初期就可以确定该片区的排水能力和应采取的排水措施,这将得益于如今高速发展的互联网技术和计算机技术,从目前情况来看,由于多数城市对市政排水系统设计的不够重视,很难在计算机技术和信息技术方面采取有效的控制和预测方案,在排水管网的设计与规划、运行、调度、后期维护管理环节存在诸多弊端。
2世界著名城市排水系统优化设计案例
日本是台风多发国家,东京地下排水系统设计就是为了避免城市遭受台风和雨水的寝室而设计和修建的。东京地下排水系统92年开工,06年竣工,历时14年工程堪称世界最先进的地下排水系统。其排水标准5～10年一遇,地下开挖一系列的混凝土立坑,极大提高了雨水的蓄存能力,东京地下排水系统的河道深度高达60m。东京设有降雨信息系统,通过对雨水的数据的收集与统计,合理进行排水调度。古罗马下水道建设2500年至今仍在使用,渠道系统岩石砌筑,将暴雨造成的河流从罗马城排除,渠道系统最大达3×4m的截面尺寸,从古罗马城广场直通台伯河。巴黎的下水道设置了地面上的标路牌,因此可以看出巴黎对地下排水工程的重视程度。巴黎降水频繁,但据报道并没有出现城市因降水而导致的交通堵塞和积水现象。巴黎下水道处于地面以下50m,水道纵横交织,总厂2347km,规模远超巴黎地铁,因此足以可见排水的速度与能效。
3市政排水系统优化设计对策
3.1平面管网优化设计
已定平面管径与埋深的确定优化方法分为直接与间接优化。直接优化是指对各种参数的调节与对比来求得最优化的解决方案。间接优化是指建立数学模型,选择最优化的管径与埋深组合方案。如常用的遗传算法、线性与非线性规划法、动态规划法。管线的优化设计要遵循满足排水功能和效能的前提下,使排水的工程量小。管线的布置和管网优化设计的重要部分。布线原则如下。(1)排水的干管和支管尽量直线型布局不要有弯曲现象。(2)布线利用地形与地势的因素,结合污水厂的设置和重力系统将污水排出。(3)合理的管线埋深(4)管线的长度最优化与挖方的最优化可采用动态优化的方法进行最优方案的选择。例如排水线的引入。(5)管线平面布置方案也可以采取不同管段坡度、管道长度、挖方量三种权重计算,最后根据平面布置方案选择合理的管径和埋深,造价成本的控制也是此过程中需要注意的。
3.2管道设计的优化
排水管道的设计可以采用德国对青岛地下排水管道的造型,蛋形型管材截面形似鸭蛋,设计上宽下窄,排水管道顺畅,污水无法积存与管内,管道的上部分是水泥,下半部分是水泥上贴了层瓷瓦,可以起到防腐蚀的效果。排水管道设置反水阀,被水冲刷了的赃物只能进入水斗,而不会进入排水管道,不会造成管道堵塞,赃物也便于清理,反水阀同时也可以避免管道臭气散发到空气中。
3.3排水系统设计与计算机信息系统的结合
在市政排水设计中,为了发挥排水的效能,应结合计算机信息技术来改善排水的各个环节。如设置降雨信息系统,收集城市雨水和降雨频次数据,以便于各片区排水调度。利用信息系统的预测与统计的结果,在一些容易发生积水和浸水的路面和片区设置雨水调整池。
3.4城市排水与市政基础建设
提高行业标准以便于采取比较恰当的事前和事中处理。在城市市政建设中,地下工程的排水可以设置雨水蓄存措施,如在地下开挖混凝土立坑,同时在下水道内设置高马力水泵,提高疏通地下水的能力。城市路面工程的铺装设计中,采用透水性能强的路面铺装层,可以加强雨水的地下渗透能力,分担排水管道的排水压力,减少地表径流,还可以大大补充表层地下水资源。排水基础设计应考虑修建地下暗渠和地上明渠。并定期和不定期对城市大小河道进行梳理和整治。
3.5排水系统的后期修养与维护
法国巴黎下水道设计中,排水道两旁设置宽约1m的供检修人员通行的便道。维修人员可以定期对下水道的排水泵房、排水管道和其他排水设施的修理和围护,保证排水工作能顺利进行。对市政排水系统的维护人员应该进行定期和不定期的技术培训,使他们能够及时掌握世界排水优秀工程中的新经验、新做法、新的维护手段。这对保证城市道路和地下排水工程的顺畅进行提供了更好的保障。
4结语
（马鞍山职业技术学院 电气工程系，安徽 马鞍山 243000）
摘 要：科学技术的不断发展，使得各种新的技术系统层出不穷，并在各个领域都发挥了重要的作用，其中目前人们热议的一个话题就是电气自动化控制系统，它对于提高生产效率，促进生产力的发展具有重要性意义，但是就一些传统的电气自动化控制系统来说，其连接和处理需要采用很多的连接线才能够实现，这不仅使得系统的建立需要消耗很多的人力、物力、财力，而且不利于统一管理，高效维护，各种故障短路等问题一直阻碍着系统的正常工作运行，给生产效率带来了影响.近年来，基于电气自动化控制化技术以及先进的计算机控制技术基础之上发展而来的PLC自动化控制系统也得到了迅速的发展，并积极运用于很多的领域，并在其中充当着重要的角色.在这种背景下，对于PLC自动化控制系统优化设计进行研究和分析具有重要的现实意义.
关键词 ：PLC；自动化控制系统；优化设计；探究
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）01-0058-02
工业自动化的水水平是衡量一个国家生产发展、生产力发展水平的一个重要指标，它对于国民经济的发展具有重要的促进作用，电气自动化作为工业自动化的一个重要组成部分，因此电气自动化技术也是我们必须予以重视的关键技术之一.而基于可编程控制器基础上的PLC技术的产生与发展不仅大大提高了当然的电气自动化控制水平，更是克服了以往控制系统的很多缺点，解决了很多技术上的难题，带来了很大的便利，具有非常好的应用前景，值得推广和应用.为了更好的加强对于PLC自动化控制系统的了解，更好的发挥PLC自动化控制系统的积极作用，本文也从PLC技术和PLC自动化控制系统优化设计的基本论述出发，对于PLC自动化控制系统优化设计的主要内容进行了分析，希望给读者一定的启示.
1 PLC技术和PLC自动化控制系统优化设计的基本论述
1.1 PLC技术
我们常说的PLC技术，其实是可编程控制器的一种简称，它是在计算机技术基础上发展而来的一种新技术，本身其实也是计算机技术的一种表现，但是这种技术却为当前的电子自动化生产创造出了一种专业性很强的自动化的控制器，并且日趋成熟，在电气自动化控制中得到了不断地应用.尽管当前的PLC技术在原来的基础上得到了很大程度的发展和改变，但是我们仍将其定义为PLC.在一定的运行程序下，根据用户的不同需求，并通过相关的软件进行控制，按照既定的命令和顺序进行处理，进而实现对于电气自动化的控制.一般情况下，处理器在执行了一条又一条命令程序中徘徊.相比传统的电气自动化控制系统，PLC控制系统具有非常少的接线量，除了系统的输入、输出端需要进行接线以外，其他的线路一般都是不需要实际的线路进行连接的，而是仅仅通过相关的软件进行连接.另外这种系统所涉及到的信息获取、处理和存储都是按照既定的程序进行的，一般情况下是不需要进行调整和变化的.
和普通的计算机相比，PLC自动化控制系统的内部结构也包括电源、处理器、存储器以及相应的功能处理模块，每一个组成部分都是系统得以运行的基础，都对PLC的作用发挥十分关键.其中的电源组件更是控制系统的基础，它更是关键中的关键，一旦电源不能够正常工作，其他的一切功能都难以实现.另外处理器是系统的核心，主要负责数据的处理和相应信息的转化，它对于系统的作用主要体现在其强大的处理功能上.在复杂的电气自动化的控制环境下，个功能模块以及系统组件的相互作用、相互配合是进行自动化控制的重要保证.
1.2 PLC自动化控制系统优化设计的基本论述
对于PLC控制系统来说，每一种控制系统的优化设计都是为了满足被控制对象的基本工艺要求，都是为了更好的提高自动化控制水平和生产的质量和效率.但是在PLC自动化控制系统优化设计过程中，除了要按照一定的生产工艺要求以外，还应遵循一定的优化设计原则，以下将作简单的分析.
（1）要最大限度的满足被控制对象的基本工艺要求，这是优化设计的最基本原则.在对于PLC自动化控制系统优化设计之前，应该对于控制系统的基本用途和重要应用环境等进行必要的调查研究，并且搜集和整理相关的数据资料，通过这些准备工作与专业的设计人员形成一份详细的优化设计方案，同时还要协同各方面关系，积极解决设计过程中出现的问题.
（2）在不影响PLC自动化控制系统基本使用功能的前提下，要尽可能的对于优化设计方案进行优化，力求以更简单的设计达到最佳的控制效果，从而实现既经济合理又简单方便的优化设计方案.
（3）在控制系统优化设计的过程中，还应该始终保证安全、可靠这一条设计主线，保证PLC自动化控制系统效率和质量不断提升的过程中，还应该努力保证系统的使用安全和可靠.
（4）PLC自动化控制系统优化设计的主要目的就是提高生产效率，这个过程需要伴随着很多工艺和生产路线的的改进，其中在PLC容量的选择过程中，应该坚持和实际紧密联系在一起，合理确定容量，应该留有适当的余地已被日狗优化改造使用.
2 PLC自动化控制系统的优化设计
2.1 PLC自动化控制系统的硬件设计
硬件设计是自动化控制系统优化设计的一个重要环节，同时也是保证PLC自动化控制系统安全可靠运行的重要组成部分，硬件设计主要包括输入电路设计和输出电路设计以及抗干扰设计三个部分，以下也将作简单的论述和分析.
2.1.1 PLC控制系统的输入电路设计分析
对于PLC自动化控制系统的输入电源来说，供电电源的电压一般是AC85-240V，这种供电电源的适应范围比较广，因此应用也比较多.而为了更好的减少外界环境对于电源的干扰，我们应该在电源上面安装必要的电源净化原件，其中最主要的则是电源滤波器以及隔离变压器.而在隔离变压器的使用过程中，我们可以引入双层隔离技术，这样可以通过屏蔽层的减少高低频脉冲干扰.对于输入电路的设计，一般采用DC 24V的输入电源，但是如果电源带有负载时，一定要注重电源的容量，同时要做好电源的短路防护的准备工作，这对于保障系统的正常安全运行是非常重要的.另外，一般情况下输入电源的容量是输入功率的两倍以上，在设计时还应该在电源之路或是适当位置安装专门的熔丝来保证电路的安全.
2.1.2 PLC控制系统的输出电路设计
在输出电路设计时，首先应该根据基本的生产工艺要求，做好相关的电路设计准备工作，其中的输出电路所需要的各种指示灯以及变频器的控制和调速应该使用晶体管进行输出，特别是频率过高的PLC控制系统更是需要晶体管作为支撑.而当频率过低时，我们则首选继电器作为输出，不仅设计简单，而且也可以提升系统的负载能力.另外对于一些带有输出带电磁线圈的输出电路来说，为了防止浪涌电流的冲击，在设计时应该在直流感性负载的旁边接上续流二极管，它可以吸收浪涌电流，达到有效保护PLC的目的.
2.1.3 PLC控制系统的抗干扰设计
科学技术的不断发展和工业自动化程度的不断加深，如何更好的降低外界因素对于PLC的干扰，已经成为了优化设计PLC自动化控制系统的重要内容.目前晶闸管以及变频调速设置的广泛应用在带来系统功能不断强化同时，也带来了更多的污染以及相关干扰问题，而控制系统的防干扰设计也是我们优化设计时必须解决的问题.对于PLC控制系统的抗干扰设计，一般主要采用以下三种抗干扰方式.
一是隔离，隔离是解决干扰的最直接方式.由于PLC自动化控制系统中的高频干扰都是由于原副边绕组之间的分布电容耦合而成的，因此我们可以直接采用1:1的超隔离变压器对于高频干扰进行隔离，以此来达到抗干扰的目的；二是屏蔽，屏蔽是阻断干扰源传播的抗干扰方式.对于PLC控制系统来说，可以将其直接置于金属柜之中，金属柜可以对静电和磁场起到很好的屏蔽作用；三是布线，这是分散干扰的重要方式，比如将原来的强电动力线路以及弱电信号线进行分开走线，这也可以起到良好的抗干扰效果.
2.2 PLC控制系统的软件设计
在进行硬件设计的同时可以着手软件的设计工作.软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC应用的最关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现.在控制工程的应用中，良好的软件设计思想是关键，优秀的软件设计便于工程技术人员理解掌握、调试系统与日常系统维护.PLC控制系统的程序设计思想.由于生产过程控制要求的复杂程度不同，可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序.基本程序既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序.把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，最后组合成一个完成总任务的完整程序，这种方法叫做模块化程序设计，这种设计思想和方法对于系统的软件设计作用极大.
3 结束语
PLC是一种专门在工业环境下的电子操作系统，能够在无任何保护措施的工作情况下使用.但是当其工作环境过分恶劣或者充满了电磁干扰的时候，程序便会出现运行错误，这将导致设备失灵乃至殃及整个系统.这将要求厂家提高PLC控制系统的稳定性和可靠，提高控制系统的抗干扰能力另一方面设计、安装和使用维护也要多加重视，多方合作消除干扰.由此对于PLC自动化控制系统进行进一步优化设计也显得尤为重要.PLC控制系统的优化设计作为一项系统性非常强的系统化工程，其影响因素也是多方面，而要想实现最优化的设计和改进还需要在反复的实践和设计的过程中不断地进行总结和优化.本文主要是从系统硬件设计和软件设计两个方面对于控制系统的优化进行分析的，其中很多都是在工作中总结出来的经验，仅供大家参考.
参考文献：
〔1〕高尚军,高杰.PLC自动化控制优化探析[J].科技传播,2013（09）:29+4.
〔2〕王玉铎.PLC自动化控制系统优化设计探究[J].中国科技投资,2013（Z4）:111.
〔3〕汪阳.浅析对PLC的自动化控制系统的优化设计[J].科技风,2008（11）:83.
关键词：生产系统；矿井开采；生产系统；优化设计
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司超化煤矿到2016年，采掘活动全部延深至深部水平，巷道支护投入加大，瓦斯治理、防治水工程量增加，所需投入人力和资金将超过郑州煤炭工业（集团）有限责任公司规定，受煤炭市场影响，矿井生产经营状况将出现下滑。矿井开采后期煤炭资源如何合理开采已成为矿井面临的主要问题，因此，超化煤矿需要调整矿井后期生产系统，使剩余煤炭资源安全、合理开采出来。
1矿井概况
超化井田位于河南省新密市煤田西南部，开采上限标高+60m，下限标高-900m。该区主要可采煤层为二叠系山西组二1煤，煤层平均厚度9.07m，属低灰、低硫贫廋煤。二1煤可采储量为1430.8万t，服务年限10a。矿井水文地质条件复杂，正常涌水量869m3/h，最大涌水量为1112m3/h。矿井为煤与瓦斯突出矿井，始突表高-208m，矿井瓦斯绝对涌出量18.60m3/min，相对瓦斯涌出量4.63m3/t。二1煤煤尘爆炸指数17.58%，为有煤尘爆炸危险性煤，自然发火等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层。
2矿井现有生产系统
超化煤矿现有生产系统为：主立井担负提煤任务；副立井担负进风、人员物料升降等任务；西风井担负进风任务；东风井、31风井担负回风任务；-100m和-300m水平排水阵地均为一级排水系统，均能够满足矿井排水要求；供电系统利用地面35kV变电站和井底车场附近中央变电所向各使用地点供电；原煤在主副立井工业广场内进行筛分、储存和铁路运输。矿井利用现有系统进行开采，无需增加投资。到2015年底，其他区域基本采完只能开采深部31采区，矿井生产规模维持在150万t/a左右。
3现有系统存在问题
①深部二1煤内在灰分高，发热量低，不符合国家供给侧结构改革相关政策；②矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下，导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前，矿井生产经营较困难；③深部区域瓦斯含量大，水文地质条件复杂，如果仅开采深部资源，将导致瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业场所过度集中于一个采区，不利于安全管理。
4矿井生产系统优化设计的提出
根据矿井资源储量分布情况，超化井田的优势资源（约860万t）主要集中在主副立井保护煤柱内，煤层厚度3.25～15.10m，平均厚度8m。根据井下实际采样，该区域内煤层灰分较低，煤质相对较好。如果对矿井生产系统进行优化，使浅部优势资源与深部资源同时回采，将能够大幅度提高矿井原煤发热量，使两个区域的瓦斯抽采、巷道掘进、煤炭回采等作业活动交替进行。即矿井在深部区域和浅部区域分别布置一个工作面，其中一个正常回采，一个进行瓦斯抽采，避免出现入井人员全部集中于一个区域的现象，提高矿井安全保障程度［1］。本次生产系统优化要重点考虑以下问题：①优化设计要与矿井现状不矛盾，不影响矿井正常生产经营活动；②目前煤炭市场下，要最大程度压缩投资，认真进行投资分析，确保经济效益最优；③系统优化前后的生产衔接要顺畅；④地面生产系统位置变化后，环保、煤炭外运等问题要妥善解决。综上所述，超化煤矿生产系统优化设计将现有主、副立井报废，改造现有西风井（两条斜井井筒）为主副、斜井，担负矿井的提升任务及兼作进风井；井下调整矿井运输、通风、提升、供电等系统；原主、副立井工业场地建筑及设施随着开采进度，逐次搬迁至主、副斜井新工业场地。
4.1井下生产系统优化
改造后的主斜井斜长879m，铺设带宽1200mm的胶带输送机，并安装架空乘人装置，主要担负矿井的提煤、上下人员及进风任务；副斜井斜长890m，安装2JK-3.0×1.5/20型单绳缠绕式双滚筒提升机，主要担负矿井的提矸、运料、运设备等辅助提升任务并兼作进风井及安全出口。在-205m以浅新增集中轨道下山和集中皮带下山，担负22采区和深部31采区的运输、进风、运送人员等任务。排水系统利用-300m水平排水系统，泵房配备8台MD500-57×11型多级离心泵，4用3备1检修，水仓容积9060m3，能够满足《煤矿安全规程》要求。通风系统仍利用现有的东风井和31风井。供电系统利用在主副斜井工业广场新建的35kV变电站和井下中央变电所向各作业场所供电。
4.2地面生产系统优化
在主、副斜井工业广场，合理利用现有建筑物作为调度楼、行政楼、生产楼、区队值班楼、救护队值班楼和灯房浴室等行政辅助设施以及机修车间、供应仓库、物资超市等辅助生产厂房；新建主副斜井井口房、提升机房、35kV变电站、空压机房、筛分系统及储煤场，原煤仍采用铁路外运。
4.3矿井生产系统优化工期及投资
矿井生产系统优化矿建工程为扩砌主副斜井，掘进22采区皮带下山和轨道下山；土建工程为在主副斜井工业广场新建筛选楼、皮带走廊、储煤场及防风抑尘网等项目，生产系统优化调整工期2a，期间不影响矿井其他区域正常生产，项目总投资20126.48万元。根据国家煤炭产业政策将矿井生产能力由180万t/a下降到150万t/a，服务年限10a。
5矿井生产系统优化方案比较
5.1原生产系统的优缺点
5.1.1优点。①维持目前开拓开采，不再对矿井做生产系统优化，减少了基建投资；②维持目前开采方式，各生产系统不用变化。5.1.2缺点。①深部二1煤内在灰分高，发热量低，导致二1煤售价低；②矿井为突出矿井，人员较多，生产成本居高不下，导致矿井2015-2021年矿井回收煤柱前，矿井生产经营困难，年均亏损2.1亿元；③井下各类抽、掘、采等作业场所集中于一个采区，人员过度集中。
5.2优化后生产系统的优缺点
5.2.1优点。①提前浅部优势资源，使之与深部煤配采，降低煤的灰分，提高煤的发热量，煤的售价增高，效益好转；②生产系统优化后，矿井生产能力稳定，投资回收期5.33a，年均税后利润3277.09万元；③将抽、掘、采作业场所和下井人员在两区域间合理调配，利于安全管理。5.2.2缺点。①矿井生产系统优化要增加基建投资；②主副斜井工业场地现有占地面积小，地面各场所紧凑；③工业场地变化后要严格落实环境保护相关规定。综合考虑，原有生产系统维持开采方式不变，但矿井经营困难，且不符合国家供给侧结构改造政策要求，因此确定对矿井开采后期生产系统进行优化。
6矿井生产系统优化后盈亏分析
按照计算期第5年数据分析计算，盈亏平衡点为：生产能力利用率（BEP）=年固定总成本/（年销售收入-年可变成本-销售税金及附加）×100%=15570/（42300-16902-1091）×100%=64.05%。该项目达到生产能力的64.05%，即矿井生产能力达到117.65万t/a，企业就可保本，这说明超化煤矿生产系统优化项目风险较小。
7结语
技术人员对突出矿井开采后期的生产系统进行了合理优化，达到了改善矿井生产经营状况的目的，开采出了优质煤炭，符合国家目前煤炭产业政策。优化矿井后期生产系统时，要协调考虑设计方案对正常生产的影响、对矿区环境的影响，并对项目的经济效益分析要全面、可靠。
参考文献：
【关键词】工程；给排水系统；优化设计
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
前言
文章以自身实践经验出发，并结合相关理论知识，对工程给排水系统的优化设计的具体措施，如：给水方式计、排水系统、自动排气阀、存水弯、热水系统等方面的优化设计进行了探讨。希望能对工程给排水系统优化设计有一定的促进作用。
二、工程给排水系统优化设计措施
1.给水方式优化设计生活给水目前常用的方式有：第一种屋顶水箱与地下室水箱水泵联合加压供水；第二种地下室生活水箱和变频调速泵联合加压供水；第三种无负压变频加压供水三种形式。从节能方面考虑，第一种屋顶水箱与地下水箱水泵联合加压最节能，可靠性高，但是屋顶生活水箱有可能使水质二次污染，特别是初期住户入住率低的情况下，屋顶水箱里的水停留时间长，水质污染更严重；生活水箱和变频调速泵联合加压，有储备水箱相对可靠，但相比屋顶水箱与地下室水箱水泵联合加压，耗电成本会增加；无负压变频加压供水充分利用市政给水压力，相对节能，而且不会对水质造成二次污染水，所以第三种的水质通常会优于前两种，但是无负压变频加压设备的水箱容积通常小于前两种，供水可靠性相对较弱，而且水泵抽水时会对周围管网压力造成波动，所以应根据工程具体要求结合当地市政供水条件选择合理的供水方式。
2.排水系统优化设计建筑排水在高层建筑中，由于排水立管比较长、泄水量大、落差高、产生的能量比较大，往往会在管道内产生气压波动，最终造成卫生器具的破坏，从而下水道中的臭气侵入室内，污染环境。因此，为了提高建筑排水的效果和质量，要从以下各个方面进行有效控制，保证排水系统运行的安全。（1）卫生间出现渗漏情况，主要原因是卫生间地面防水未处理好，地面水渗透到下层，因此要做好卫生间地面的防水处理，保证卫生间所有的管道进行严格注水试压后方可进行隐蔽工作；（2）如果卫生间采用后出水式座便器，侧排地漏，应该将浴盆或淋浴房垫高，各卫生器具排水横支管应沿卫生间地面墙角处引至外墙。器具存水弯、排水横管及立管均设于建筑外墙处；（3）在施工中要注意和各个专业的协同配合，由于排水横管及立管均设置于外墙，为了减小对外观的影响，要在建筑方案设计中，根据给排水施工人员的建议将卫生间布置在建筑的凹槽处，尽量降低对建筑立面的负面影响；（4）高层建筑为减少空调凝结水的自由散落，因此在空调机旁要设置凝结水排水立管，卧室大多采用分体式空调机排水，在离地面2100m处的冷凝水排水立管上接入三通口，将空调凝结水排水软管接入。
3.自动排气阀的优化设计没有设置自动排气阀的给水系统，在给水管顶部设置一些自闭阀门，虽能达到水流控制的目的，但是对气流的控制却不能达到很好的效果。这样在系统断水时，就会产生大量的空气聚集在给水管内，当系统重新供水时，给水管内的气流就会被水流排挤到给水管的顶部，从而形成一个被压缩了的空气聚集区。此时如果人为地打开自闭阀门的开关时，给水管内的气流由于具有较强的压力，就会瞬间随着水流喷射出来，最终可能导致人员伤亡或者损坏设备的严重后果。4.厨房中排水管的优化设计排水横支管宜在本层楼板面上接入排水立管，洗菜池的s型存水弯也安装在楼板地面上，这样整个厨房的排水支管就不会落在下层空间，既可增大厨房的使用空间，也便于住户维修；考虑到厨房地面一般不会有足够的排水补充地漏水封的损失，管道中的有害气体会通过地漏进入用户，影响用户的健康，建议采用特殊的地漏或者取消地漏。
5.存水弯的优化设计在给排水管道设计时，存水弯设计也是一个关键性的问题。为了保证存水弯水封的正常使用，排水管道设计要配备适当的通气管。许多设计人员认为存水弯设计在建筑楼层的楼板上下是一致的。其实，存水弯安装在楼板上下对楼板上下用户的使用状况是不一样的。用户在清洁和洗漱的过程中，存水弯常会因为毛发杂物堵塞住。倘若上楼用户的存水弯安装在楼板下，则要去楼下用户家清理。不但影响他人生活，而且多数用户会对棚顶做装修，开启检查口要开启装修好的棚顶。因此，存水弯设计在本层较好，用户可以自我进行清通和处理。6.热水系统优化设计燃气热水器系统、太阳能热水器系统、热水炉加热交换系统等热水系统广泛地被建筑设计所采用。从节能减排、环保以及经济方面考虑，在条件许可的情况下，建筑热水系统当优先采用太阳能热水系统。小区内常会设计一套热水机组集中供应热水。该热水系统设计配用开式或闭式储热水箱，由管路送至各处。为了确保热水系统各回路的循环水头损失相均衡，可将距离加热器较远的各立管管径适当放大，逆向布置回水管，并在每根回水立管上设调节阀或节流孔板。对室外热水供回水管的设计，可采用预制保温管道直埋。生活热水系统中，钢管会影响水质，且容易结垢，所以金属管最好采用铜管。
7.卫生间的下排水口优化设计市场上的坐便器有着各式各样的型号，下排水口也有着不同的位置要求。在设计施工时，为下排水口选择合适的位置，可以满足住户以后的需要。一些下排水口设计并没有标注好洁具之间的距离，设计人员把排水口往中间偏移，住户以后使用并不能确定洁具的型号。综合考虑之下，坐便器应和墙面保持305mm的距离，在装修之前可保持340mm间距。
8.空调凝结水的优化设计
随着生活水平的提高，空调已经成为一种生活必要设施，但由于空调凝结水无组织排放而引起居民间的纠纷已屡见不鲜，空调凝结水的有组织排放已势在必行。给排水设计时，应在空调板位置处设置凝结水排水管，凝结水排水管单独设置，排至室外散水或者雨水口间接排放。立管选用PVC-U，管径De40，在每层空调机处预留排水顺水三通，以便于空调软管接人。空调预留孔与冷凝水接驳口水平净高差建议大于10CM。已便于凝结水排出及防治管道阻塞。
9.地漏水优化设计通常情况下，建筑室内的卫生间中都需要设置地漏，其主要起到排水的作用。然而，很多住户却发现卫生间内经常会有臭味，导致这一问题的根本原因是地漏质量不达标。按照我国GB50015-2003（2009年版）中的有关规定，普通住宅建筑卫生间地漏水封的埋深深度不得小于50mm。然而，这一问题却经常被设计人员忽视，同时，有些开发商为了节约成本，会使用一些劣质地漏，据调查结果显示，这种质量不合格的地漏，其水封深度最大仅为30mm，与规范中要求的50mm相差甚远，正因如此，使得卫生间经常会出现异味，这样既污染了用户的居住环境，而且还有可能影响到用户的身体健康。
10消火栓给水系统优化设计高层建筑的给供水系统对消防给水的要求比较严格，即要求给排水系统必须具备较高的自救能力，设计独立的消防给水系统，主要包括室内外的消火栓给水系统和各种灭火系统。室内消火栓给水系统的被设计成网状，并进行了竖向的分区，确定消火栓口的最低黔水压力，采用的消火栓是减压稳压式，设计三台消防泵，这样就为消防工作做足了准备，并且留有充分的余地，而室外的消火栓狗供水来自市政的管网。用于高层建筑给供水设计的灭火系统一般包括自动喷水灭火系统、喷气灭火系统和手提式灭火系统，这些灭火系统都各具优势，限好的保证了给供水系统的消防安全，保证了居民的生活质量。
结束语
工程给排水系统是一项非常复杂的工程，牵涉到的知识和问题很多，甚至有一些不可控的因素介入。因此，在进行优化设计时，应该多方面因素结合考虑才行。
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