淺談煤炭化工自動化中PLC控制系統(tǒng)的應用

（延安職業(yè)技術學院化工化學系，陜西 延安 716000）

摘 要：在PLC技術不斷發(fā)展進步的背景下，其應用也逐步多元化，在許多領域都得到了深入應用，比如化工領域、煤炭領域、信號系統(tǒng)等。PLC技術可以大幅提升相關領域的自動化程度，尤其是在煤炭化工中，更是可以在多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。本文對PLC控制系統(tǒng)做了簡單介紹，深入分析了PLC控制系統(tǒng)在煤炭化工自動化中的實際應用，以期加強相關工作。

關鍵詞：PLC控制系統(tǒng);煤炭化工;應用

PLC控制系統(tǒng)是在PLC可編程控制技術的基礎上集成的控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多種控制功能，具備廣闊的應用前景。隨著各種硬軟件不斷完善，PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)了大幅飛躍，已經(jīng)在煤炭化工自動化中取得了深層次應用。

1 PLC系統(tǒng)

PLC系統(tǒng)的全稱是Programmable Logic Controller，意為可編程邏輯控制器，是一種基于數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，適用于多種工業(yè)環(huán)境。PLC起源于上世紀六十年代，其目的就是取代繼電控制器。在信號處理技術、計算機技術以及控制技術不斷發(fā)展進步的背景下，PLC系統(tǒng)的功能也在不斷完善和強大。

PLC控制器主要包括了中央處理器、儲存器、電源、輸入裝置和輸出裝置五個部分，和計算機的基本構成類似。PLC控制器在進行控制操作時，其工作流程主要可以分為三個環(huán)節(jié)。

首先，進行采樣輸入。PLC控制器對輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)以此掃描讀取，并將其存入I/O映像單元。在采樣輸入完成后，控制器轉入執(zhí)行和輸出階段，在這兩個階段中，如果輸入發(fā)生變化，I/O映像單元內(nèi)的數(shù)據(jù)狀態(tài)是不會發(fā)生改變的。所以，在輸入脈沖信號時，其寬度需要大于掃描周期。才能確保輸入信息被讀取。

其次，程序執(zhí)行階段。在這一階段中，PLC控制器對程序從上而下依次掃描。在掃描梯形程序圖的過程中，優(yōu)先掃描梯形左邊觸點構成的控制線路，然后逐步向右掃描。即在掃面流程上表現(xiàn)出先上后下、先左后右的順序。在程序執(zhí)行的過程中，只有I/O映像單元內(nèi)的數(shù)據(jù)可以保持不變，其他軟設備或輸出點在I/O映像單元或RAM單元內(nèi)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)都可能出現(xiàn)變化。

最后，輸出階段。在完成程序掃描后，PLC控制器就會進行輸出刷新。根據(jù)I/O映像單元內(nèi)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)對輸出鎖存電路進行刷新，借由輸出電路實現(xiàn)外設驅動。如此，就完成了PLC控制器輸出。

PLC系統(tǒng)的功能強大，應用廣泛，但是也存在許多干擾影響到PLC系統(tǒng)的性能，比如內(nèi)部干擾和外引線干擾等。所以，在PLC系統(tǒng)的運用過程中，需要根據(jù)PLC系統(tǒng)的基本特點進行合理利用，并且要在應用過程中切實排除存在的干擾，優(yōu)化PLC系統(tǒng)作用。

2 PLC控制系統(tǒng)在煤炭化工自動化中的應用研究

（1）裝配煤系統(tǒng)中PLC的應用。在生產(chǎn)焦炭的過程中，需要將焦煤、肥煤、瘦煤和氣煤按照一定比例進行混合，在焦爐中完成焦化。焦化質量的關鍵在于四種煤的配比，因此，需要優(yōu)化配比控制，提升焦化成效。

通常情況下，煤炭配比是根據(jù)四種煤的水分值和流量值來進行確定的，先設計配煤方案，再進行實際配煤。在PLC系統(tǒng)的思想下，就可以設計出自動化的配煤系統(tǒng)，其基本原理如下圖1所示。

在配煤過程中，PLC系統(tǒng)主要是對配煤的停止啟動、自動化配料、皮帶運輸、速度等進行控制，其控制部分主要就是由配料控制模塊和開關量構成的。皮帶停止啟動信號和配料模塊信號通過開關輸入模塊，可以實現(xiàn)對配料的選擇和控制。將配料模塊的采樣信號和給定流量進行對比，就可以使電機轉速自動調整，按照信號改變下料量，以便實現(xiàn)精度控制。

從目前的實際情況來說，裝煤系統(tǒng)是煤炭化工經(jīng)濟效益的重要影響因素之一。傳統(tǒng)的裝煤系統(tǒng)自動化程度不高，經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的問題，對運輸成本造成了很大影響。通過PLC系統(tǒng)對裝車系統(tǒng)進行改進，不僅可以節(jié)約裝車時間，還可以對裝煤車進行動態(tài)跟蹤，根據(jù)裝煤車的基本情況自動確定裝煤數(shù)量，提前做好裝煤準備。

（2）備煤環(huán)節(jié)的PLC控制。備煤環(huán)節(jié)就是準備焦化原料，主要是在備煤車間進行相關工作。備煤車間包括了受煤工段、破碎工段、配煤工段、混合室、傳輸機械等組成，還有部分輔助生產(chǎn)的設施。部分企業(yè)使用先配煤再粉碎的流程進行備煤處理，然后在混合室直接進行混合。

備煤過程的設備眾多、流程復雜，每個環(huán)節(jié)之間都形成了一定交叉。PLC系統(tǒng)是自動化控制系統(tǒng)，在備煤車間中容易受到粉塵、空氣等外界因素影響，導致控制功能出現(xiàn)障礙。備煤控制對PLC系統(tǒng)的指令反應會受到諸多環(huán)境因素的影響，比如壓力、電流、溫度等，即便PLC系統(tǒng)正在不斷完善和升級，在備煤環(huán)節(jié)中仍顯得控制吃力。

備煤環(huán)境的PLC控制關鍵在于強化PLC系統(tǒng)的抗干擾能力，可以從PLC系統(tǒng)的常見故障入手制定對應的措施。PLC系統(tǒng)常見故障可以分為內(nèi)部故障和外部故障兩類，內(nèi)部故障來自PLC系統(tǒng)自身，是其抗性能力不強的表現(xiàn)，需要增強PLC系統(tǒng)硬軟件的抗性。外部故障主要是由備煤車間環(huán)境因素引起的，可以對PLC系統(tǒng)設置保護裝置，減少外界因素造成的影響。不僅如此，還可以對備煤車間的生產(chǎn)環(huán)境進行優(yōu)化，引入降塵系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等，促進PLC系統(tǒng)的運行環(huán)境逐步改善。

（3）井下排水中PLC系統(tǒng)應用。井下排水的重要性不言而喻，也是煤礦生產(chǎn)中的重點工作之一。在井下發(fā)生涌水時，如果無法及時進行排水，就會給生產(chǎn)作業(yè)和人員安全形成嚴重威脅，因此需要對煤礦地下水進行實時監(jiān)測。目前，我國許多煤礦排水系統(tǒng)還是使用繼電器進行控制，水位監(jiān)測、水泵啟停都是人工進行，這不但增加了工作量，而且降低了效率。所以，可以利用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)這一系列操作。

設計井下排水的PLC控制系統(tǒng)，應當根據(jù)井下排水的實際需求出發(fā)，充分考量井下環(huán)境、安全標準、控制器可靠性和元器件穩(wěn)定性。在煤泥中設置數(shù)字傳感器監(jiān)測水位以及電源，確保能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，以便迅速排除問題保證井下安全。利用PLC系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制器，可以實現(xiàn)井下監(jiān)測和排水的自動化，大幅提升井下作業(yè)安全。

3 結束語

PLC控制系統(tǒng)的功能多樣，性能強大，在煤炭化工自動化中表現(xiàn)出來很強的適用性。通過PLC控制系統(tǒng)，不僅可以提升安全和質量，還可以大幅降低勞動強度，對提升煤炭化工的經(jīng)濟效益具有顯著作用。

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