PLC技術(shù)在煤礦帶式輸送機(jī)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析

胡 波，王雪麗

（宿州學(xué)院，安徽 宿州 234000）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)并廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備中，特別是現(xiàn)代煤礦產(chǎn)業(yè)開采中，PLC技術(shù)的應(yīng)用有效提高了煤礦開采的速度和質(zhì)量.與傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)相比，采用了PLC技術(shù)的煤礦帶式輸送機(jī)擁有更小的體積，更高的可靠性，更快的速度，更廣闊的應(yīng)用空間，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)煤礦帶式輸送機(jī)效率低、穩(wěn)定性差、維修量大的劣勢(shì)和缺點(diǎn)，減少了不可靠因素的產(chǎn)生，避免了不必要的故障和麻煩，對(duì)煤礦產(chǎn)業(yè)的開采起到了巨大的革新作用.那么，PLC技術(shù)是一種怎樣的技術(shù)？PLC技術(shù)應(yīng)用下的煤礦帶式輸送機(jī)有什么樣的結(jié)構(gòu)特征呢？控制系統(tǒng)是如何設(shè)計(jì)的呢？控制系統(tǒng)在帶式輸送機(jī)上能發(fā)揮怎樣的功能？具體是如何應(yīng)用的呢？

1 PLC 的定義

PLC的中文名字叫做可編程控制器，它是采用數(shù)學(xué)運(yùn)算來達(dá)到操作設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制的一種電子系統(tǒng).使用時(shí)，用戶需要提前根據(jù)工業(yè)需求來編制程序指令，然后通過指令的發(fā)布實(shí)現(xiàn)某種特定的動(dòng)作和功能.

1.1 PLC技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

PLC技術(shù)最初是用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的開關(guān)控制的.隨著技術(shù)的不斷，加之各類工業(yè)生產(chǎn)的運(yùn)作模式不斷改進(jìn)，PLC技術(shù)的使用領(lǐng)域變的越來越大.這得益于它具有優(yōu)良的特性.

1.1.1 價(jià)格低廉

由于現(xiàn)代社會(huì)，各類電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度與日俱增.電子元器件以及微級(jí)處理器的產(chǎn)量也在日益增加，導(dǎo)致價(jià)格相應(yīng)出現(xiàn)大幅下滑，PLC相關(guān)產(chǎn)品器件的價(jià)格也變得相當(dāng)?shù)土?

1.1.2 功能強(qiáng)大

PLC在面對(duì)各類工業(yè)生產(chǎn)需求時(shí)總能迅速變換角色，投入使用.這得益于它良好的可擴(kuò)展性.PLC控制技術(shù)正是有了不斷的更新和開發(fā)，才能讓他變得更加使用.

1.1.3 共享信息通信

目前通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，PLC控制技術(shù)也在不斷完善自我結(jié)構(gòu)，加入先進(jìn)的通訊技術(shù)，制定了更為自由和開放式的合作模式，為更多的企業(yè)和生產(chǎn)線的使用提供了便捷.

1.2 PLC的使用領(lǐng)域

不難看出，正是因?yàn)镻LC控制技術(shù)有了更加完善的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，越來越多的行業(yè)領(lǐng)域在使用PLC技術(shù).

1.2.1 單體機(jī)控制系統(tǒng)

目前世面有些玩具都有可能實(shí)現(xiàn)了PLC控制，包括這些玩具在內(nèi)的很多單機(jī)電氣，普遍都存在著大量的邏輯控制需求，正好符合PLC技術(shù)的特點(diǎn).

1.2.2 機(jī)械制造業(yè)

在工業(yè)王國(guó)，制造業(yè)是最龐大的隊(duì)伍.機(jī)械制造、化工、水泥、鋼鐵企業(yè)、制藥企業(yè)等等每天都需要開啟數(shù)十臺(tái)上百臺(tái)的機(jī)床機(jī)組在工作，存在很多的邏輯運(yùn)算，存在太多的開關(guān)和繼電器裝置需要控制，這些都需要通過PLC實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流水線的實(shí)時(shí)控制.

1.2.3 動(dòng)作精度控制

特別說明的是，在工業(yè)生產(chǎn)中，有些車床工作需要極高的精度.傳統(tǒng)的操作方法及時(shí)再穩(wěn)定再小心，也不可能讓一個(gè)圓的所有半徑都一致.有了PLC技術(shù)，運(yùn)動(dòng)PLC完善的控制操作就能很好的完成.工作人員只要設(shè)定好程序，確定需要控制的主要參數(shù)，就可以看著PLC控制下的車床自動(dòng)走位，切割，加工，出型.

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

了解PLC技術(shù)應(yīng)用下煤礦帶式輸送機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有助于我們更深入地了解帶式輸送機(jī)的運(yùn)行操作模式，方便煤礦產(chǎn)業(yè)后期的操作和運(yùn)行.一般而言，煤礦帶式輸送機(jī)主要分為以下幾個(gè)組成部分：用于地面運(yùn)輸?shù)妮斔蜋C(jī)，用于煤倉運(yùn)輸?shù)妮斔蜋C(jī)，用于煤礦發(fā)電的運(yùn)輸機(jī)，雖然應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域不同，但是都是必需的.與此對(duì)應(yīng)的是三大操控系統(tǒng)：輸煤程控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)傳感器，工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)等等，對(duì)于輸煤程控系統(tǒng)而言，又分為取煤、運(yùn)煤及配煤等子系統(tǒng).現(xiàn)場(chǎng)傳感器的應(yīng)用主要與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有所聯(lián)系.在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置相應(yīng)的操作臺(tái)，這個(gè)操作臺(tái)可以根據(jù)實(shí)際情況選擇手動(dòng)亦或自動(dòng)的運(yùn)行模式，但是二者有所不同，手動(dòng)模式要求必須在現(xiàn)場(chǎng)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶生產(chǎn)系統(tǒng)的控制.自動(dòng)模式就充分利用了PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻器、軟起動(dòng)的監(jiān)督控制，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)的高效啟動(dòng)運(yùn)行.

煤礦輸送機(jī)普遍運(yùn)用的PLC可編程控制，其傳統(tǒng)的組合結(jié)構(gòu)包括：主機(jī)體、傳感器部件、操作控制臺(tái)等.而在控制系統(tǒng)的主機(jī)體內(nèi)主要囊括了處理器、輸入輸出設(shè)備、存儲(chǔ)硬盤、計(jì)算控制器、繼電器輔助設(shè)備等.操作控制臺(tái)部分主要包括了觸摸顯示屏、控制開關(guān)等.

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是必須要考慮的問題，為了方便監(jiān)督管理，配置的網(wǎng)卡還模塊都需要經(jīng)過仔細(xì)地考量，模擬量的嵌入和指示燈的安裝都要經(jīng)過仔細(xì)的分析研究.控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)，是PLC技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，能夠?yàn)镻LC技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供必要的硬件環(huán)境，為PLC技術(shù)的作用發(fā)揮和煤礦帶式輸送機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供必要的條件.

PLC控制技術(shù)，主要考慮的方向就是“過程”而且體現(xiàn)的服務(wù)對(duì)象就是“機(jī)械”.由硬件傳感器采集到有用的信息，諸如：過程參數(shù)、過程可調(diào)范圍機(jī)械適應(yīng)性、機(jī)械位置等信息，傳送到PLC的輸入單位，經(jīng)過PLC的處理器部分進(jìn)行快速的識(shí)別、計(jì)算、分級(jí)處理，得到有效的控制結(jié)果，迅速傳到輸出單元，設(shè)備開始執(zhí)行指令操作.整個(gè)流程的實(shí)現(xiàn)，離不開PLC技術(shù)的硬件設(shè)計(jì)，只有很多的硬件基礎(chǔ)才能完整的體現(xiàn)出PLC的強(qiáng)大功能.

3.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中極為重要的組成部分，在進(jìn)行這部分設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要先將煤礦帶式輸送機(jī)初始化至最初狀態(tài)，在應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)各個(gè)開關(guān)的性能和位置了如指掌，編排相應(yīng)的運(yùn)行流程，判斷出事故的停車信號(hào)，接下來進(jìn)行預(yù)備預(yù)啟，做出正確的技術(shù)操作，推動(dòng)帶式輸送機(jī)軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)質(zhì)和高效.

4 PLC 技術(shù)運(yùn)用于煤礦帶式輸送機(jī)后實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)功能

在實(shí)際產(chǎn)業(yè)運(yùn)行和工程施工中，我們能清晰地感受到較之過去傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，運(yùn)用PL技術(shù)設(shè)置制造的新型控制系統(tǒng)，具有不可替代的優(yōu)勢(shì).首先PLC設(shè)計(jì)者著重要強(qiáng)調(diào)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)就是一旦想要改變使用PLC控制運(yùn)行的設(shè)備狀態(tài)，只需要調(diào)整PLC的控制程序就能完成.再者PCL控制系統(tǒng)更顯智能化，在科技手段的武裝下，它運(yùn)算運(yùn)行速度快，操作精確性大大增加，體積雖小卻能更為突出的解決電磁干擾等難題，在長(zhǎng)期的檢測(cè)性使用中，也顯現(xiàn)出其不凡的靈活制動(dòng)性和開源可擴(kuò)展性，能夠很好的與其他軟硬件和設(shè)備想匹配.由此，我們自然而然確定了由PLC技術(shù)運(yùn)用到煤礦的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)后的發(fā)展前景.將PLC技術(shù)運(yùn)用于煤礦帶式輸送機(jī)后，如果想要調(diào)整運(yùn)行中的帶式輸送機(jī)改變速度、或者調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向等，只需要更改PLC指令中的某些數(shù)值就可，大大縮短了操作時(shí)間，有利于礦井的生產(chǎn)建設(shè).國(guó)內(nèi)很多地區(qū)均采用PLC控制技術(shù)作為煤礦帶式輸送機(jī)自動(dòng)化控制的首選控制系統(tǒng)，可以說PLC控制技術(shù)的開發(fā)和使用代表了現(xiàn)代礦井的電控智能水平.

為了更加切合煤礦帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際需求，PLC控制系統(tǒng)需要現(xiàn)實(shí)以下的功能：首先要切合當(dāng)?shù)孛旱V的礦井實(shí)際情況，根據(jù)年產(chǎn)量，進(jìn)風(fēng)量，主煤倉儲(chǔ)量、日出貨量、電壓電力、電機(jī)功率等，確定出帶式輸送機(jī)的具體運(yùn)行狀況.并根據(jù)采區(qū)或巷道的分布確定出輸送機(jī)的操作方式.其次要監(jiān)測(cè)控制帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)、暫停、終止運(yùn)行的操作順序，能快速反應(yīng)出輸送機(jī)司機(jī)的按鍵指令.并多輸送機(jī)的運(yùn)行速度加大監(jiān)控力度，要保證整個(gè)輸送機(jī)的運(yùn)行狀況良好，一切始終按照設(shè)計(jì)意圖和設(shè)備工藝指標(biāo)運(yùn)行.這樣才能保障煤礦帶式輸送機(jī)能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的自動(dòng)靈活便捷.第三，PLC的最重要功能在于要能實(shí)現(xiàn)對(duì)整條輸送帶的系統(tǒng)控制，這種控制應(yīng)該是非延時(shí)的.能準(zhǔn)確地根據(jù)實(shí)際情況，確定煤礦帶輸送機(jī)的跑偏、打滑、縱撕、堆煤等等突發(fā)故障的地點(diǎn)及時(shí)間.發(fā)生事故時(shí)，要第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警提示，在控制臺(tái)顯示故障發(fā)生類型和此故障的發(fā)生位置.第四，由于礦井環(huán)境復(fù)雜，有很多需要克服的因式存在.PLC控制系統(tǒng)的引進(jìn)使用，應(yīng)該能提供實(shí)時(shí)的信息溝通和語音處理.可以有效的傳遞處理來自整個(gè)PLC回路的各個(gè)環(huán)節(jié)信息.PLC具備了計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的強(qiáng)大能力，能夠通過PLC系統(tǒng)的整體監(jiān)控，對(duì)帶式輸送機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行提供可靠的保護(hù).

5 PLC 技術(shù)在煤礦帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

5.1 調(diào)速型液力耦合器PLC控制

PLC技術(shù)的應(yīng)用可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速型液力耦合器的功能監(jiān)控.在此之前，有關(guān)執(zhí)行器的指令要設(shè)置清晰，并通過耦合器導(dǎo)管的不同開度對(duì)工作液液體的流量進(jìn)行不同程度的監(jiān)控，調(diào)節(jié)工作腔內(nèi)工作油的數(shù)量和儲(chǔ)備，更好地調(diào)節(jié)煤礦帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度和功能效果，高效化信號(hào)采集，結(jié)合PLC技術(shù)的信息收集力量，強(qiáng)化信息信號(hào)采集的效果.此外，充分應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行收取的時(shí)候，要了解電流數(shù)值的大小，以便更好地了解判斷不同驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出功率值.總之，PLC技術(shù)對(duì)調(diào)速型液力耦合器的監(jiān)督和控制，能夠一定程度上實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度和運(yùn)行流程的自動(dòng)化.

5.2 液黏軟起動(dòng)與PLC技術(shù)控制

液黏軟起動(dòng)裝置，是帶式傳輸機(jī)中最基本的設(shè)備之一.在帶式輸送機(jī)的操作運(yùn)行中，殼體上主動(dòng)摩擦片與從動(dòng)摩擦片之間的摩擦力會(huì)產(chǎn)生力矩的傳遞，其中，主動(dòng)摩擦片與從動(dòng)摩擦片采取交錯(cuò)狀橫向迭加的方式有序地組合在一起，當(dāng)主動(dòng)軸摩擦片旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，摩擦片之間注滿控制油是極為必要的，引導(dǎo)從動(dòng)摩擦片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同步協(xié)調(diào)性，有助于功能性的發(fā)揮.PLC技術(shù)在液黏軟起動(dòng)裝置的設(shè)置中，要注意配置好液黏軟起動(dòng)的開關(guān)量，與此同時(shí)，增加液黏軟起動(dòng)轉(zhuǎn)換模塊也是極為關(guān)鍵的一步，為壓力容器的安全使用奠定了基礎(chǔ)，保障了操作人員的人身財(cái)產(chǎn)安全.在整個(gè)操作過程中，一定要對(duì)接管厚度進(jìn)行深入了解和分析，便捷焊接的操作，并最大化安全保護(hù)的效力和作用.此外，要注意接管的接觸面積，一般要與壓力容器的開孔面積保持一致，厚度的設(shè)置也要依據(jù)實(shí)際情況滿足必備要求，保證其操作的安全性和穩(wěn)定性，減輕接管的厚度，增加開孔壓力容器的局部厚度.

5.3 下運(yùn)盤式制動(dòng)器與PLC技術(shù)

在設(shè)計(jì)煤礦帶式輸送機(jī)的時(shí)候，要考慮到可能出現(xiàn)的意外情況和意外事故，并采取一定的防范措施，設(shè)置下運(yùn)盤式制動(dòng)器就是必不可少的一環(huán).正常情況下，如果沒有出現(xiàn)什么樣的意外情況，帶式輸送機(jī)就會(huì)保持正常的工作狀態(tài)，電機(jī)保持均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦帶式輸送機(jī)的負(fù)載量過大，就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)出明顯的上升狀態(tài)，與此同時(shí)，制動(dòng)力矩就會(huì)呈現(xiàn)出下降的態(tài)勢(shì)，常見的“飛車”現(xiàn)象就是在這種情況下產(chǎn)生的.因此，及時(shí)降低轉(zhuǎn)速是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵所在.降低轉(zhuǎn)速，首先要停止加載，但是有些時(shí)候這種方法并不奏效，這時(shí)就必要讓帶式輸送機(jī)自動(dòng)停車.作為衡量超速與否的重要參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)監(jiān)控很有必要輔以轉(zhuǎn)速傳感器的作用，就可以有效提高PLC技術(shù)的應(yīng)用和作用，推動(dòng)煤礦帶式輸送機(jī)的高效優(yōu)質(zhì).

總而言之，PLC技術(shù)在煤礦帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用是必不可少的，在煤礦帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中一定要充分考慮并利用PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以最大限度地提高煤礦帶式輸送機(jī)的工作性能和運(yùn)行效力，充分發(fā)揮PLC技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性，提高煤礦開采的效率和速度，推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展.

〔1〕趙彩紅.基于PLC 的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2012(3).

〔2〕任鋼鋒，李娟.PLC 技術(shù)在帶式輸送機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].昆明冶金高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)2009(1).

〔3〕張炳良.PLC 技術(shù)在帶式輸送機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].煤質(zhì)技術(shù),2010(11).