煤礦機電設備控制中PLC 技術的應用研究

張 倩

（三門峽職業(yè)技術學院，河南三門峽 472000）

0 引言

煤礦生產(chǎn)的機械化程度不斷提高，各種機電設備的使用提高煤礦開采的效率，減輕人員的勞動負擔，利用PLC 技術對煤礦機電設備進行控制，相比較傳統(tǒng)的控制方式，優(yōu)勢明顯，在提高設備運行效率，降低運行能耗的同時，也可以及時發(fā)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)中存在的安全隱患，保證煤礦生產(chǎn)安全。

1 PLC 技術的特點

PLC 具有幾個非常鮮明的特點。①編程簡單，使用方便。PLC 中使用的編程語言是邏輯圖、梯形圖或者語句表等簡明語言，不需要用到計算機知識，系統(tǒng)開發(fā)周期短、現(xiàn)場調試簡單，可以實現(xiàn)程序的在線調整，在保持硬件不變的情況下，方便對控制程序進行修改；②性價比高。PLC 具備極強的功能，可以實現(xiàn)復雜控制，與同類型繼電器相比，性價比更高，而且能夠結合通信網(wǎng)實現(xiàn)集中管理和分散控制；③適應性強。經(jīng)過長期發(fā)展，PLC 產(chǎn)品已經(jīng)基本實現(xiàn)系列化、標準化和模塊化，能夠為用戶提供各種各樣的硬件設施，使得用戶可以根據(jù)實際需求進行靈活選擇和配置，組建規(guī)模和功能各異的系統(tǒng)[1]，PLC 本身的帶負載能力強，可以直接驅動小型交流接觸器和電磁閥；④可靠性高。傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)采用的多是時間繼電器或者中間繼電器，觸點接觸不良很容易引發(fā)故障，在PLC中，繼電器被軟件程序取代，只需要保留少數(shù)與輸入輸出相關的硬件即可，可靠性更高。同時，在PLC 中，應用大量硬件及軟件抗干擾措施，使得他具備較強的抗干擾能力，能夠在電磁干擾強烈的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場直接使用。

2 PLC 技術在煤礦機電設備控制中的優(yōu)勢

作為一種自動化控制系統(tǒng)，PLC 在最初的工程設計理念中，充分體現(xiàn)出便捷的特點，將其應用到煤礦機電設備控制中，可以切實保證設備的穩(wěn)定可靠運行[2]，而且控制的靈活性更強。PLC 在煤礦機電設備控制中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在幾個方面：①操作便利。煤礦生產(chǎn)中的機電設備多，不同設備有不同的控制要求，控制中如果采用PLC 技術，則控制的難度會大大降低，對于操作人員的專業(yè)水平的要求也會隨之下降，在這種情況下，操作人員不需要做出任何改變，就可以運用自身掌握的專業(yè)技術，對PLC 系統(tǒng)中的各種參數(shù)進行調整，以PLC 梯形圖技術為例，能夠依照既定流程，進行機電設備的操作和控制，與其他控制技術相比，操作更加簡單便捷；②成本低廉。PLC 技術在實際應用中的成本較低，因為其本身具備較高的集成度，在運行過程中，只需要配合相應的外接體系就可以保證控制功能的發(fā)揮，與繼電器控制相比，PLC 技術本身的成本雖然相對較高，但是性能更加全面，通過合理應用，可以對煤礦機電設備控制系統(tǒng)的整體結構進行簡化，從而降低機電設備的使用成本[3]。不僅如此，PLC技術的應用，還能夠以網(wǎng)絡為支撐，實現(xiàn)信息的互動與交流，為煤礦機電控制系統(tǒng)的構建和完善提供良好支撐；③技術安全。經(jīng)過較長時間的發(fā)展，PLC 技術的硬件設施配套十分完善，相比較傳統(tǒng)技術有著更加明顯的優(yōu)勢，而且其安全性更好，將其應用到煤礦機電設備控制中，能夠在保證控制效果的同時，提升機電控制的安全性。

3 PLC 技術在煤礦機電設備控制中的應用

3.1 應用原理

3.1.1 輸入采樣

輸入采樣強調對相關信息的輸入，一般都會采用掃描儀來提高輸入的效率，將掃描得到的數(shù)據(jù)存儲在相關設備中，然后再進行出傳輸。當煤礦機電設備運行中需要用到相應的數(shù)據(jù)時，PLC 掃描系統(tǒng)工作，通過對系統(tǒng)內(nèi)部的掃描來實現(xiàn)機電設備的有效控制，以此來保證控制的隨機性和有效性，在這個過程中必須確保數(shù)據(jù)的真實性、全面性和及時性，做好合理分類，同時不能對掃描數(shù)據(jù)做出任何更改，要求其必須與實際數(shù)據(jù)保持高度吻合[4]。

3.1.2 程序執(zhí)行

在數(shù)據(jù)信息輸入采樣完成后，還需要進入梯形圖模式進行掃描，這個過程要求依照自上而下、從左到右的順序開展邏輯計算，形成完善的計算機網(wǎng)絡掃描數(shù)據(jù)，以此為參考，對區(qū)域內(nèi)的程序進行更新。在程序執(zhí)行過程中，必須保證在1 個掃描周期內(nèi)輸入采樣數(shù)據(jù)不會發(fā)生任何變化，將輸入點控制在原本的狀態(tài)，避免因為輸入點或者數(shù)據(jù)的變化而引發(fā)操作漏洞，對于得到的執(zhí)行結果，同樣不能進行改變。

3.1.3 輸出刷新

輸出刷新是操作的最終環(huán)節(jié)，對上述2 個環(huán)節(jié)處理結果的總結分析，形成相應的結論，然后將結論以數(shù)據(jù)信息的模式進行輸出，確保其他系統(tǒng)能夠以此為基礎，執(zhí)行相應的操作指令。必須切實保證信息傳輸?shù)耐〞承?，保證操作指令的真實有效，同時要求其必須能夠及時傳遞，以此來提升機電設備控制的效果[5]。

3.2 具體應用

3.2.1 在提升機中的應用

將PLC 技術應用到提升機控制中，能夠切實保證其運行安全。提升機是聯(lián)系地面與井下的主要途徑，也是煤礦運輸系統(tǒng)中的核心環(huán)節(jié)，運行質量會直接影響煤礦的生產(chǎn)安全。傳統(tǒng)煤礦提升機采用的控制系統(tǒng)多是繼電器控制，作業(yè)效率低，設備使用周期短，需要手動操作。PLC 技術的應用，不僅可以提升機操控的精度，也能夠幫助工作人員動態(tài)監(jiān)測機械設備的實際運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，設置在提升機中的感應裝置會立即將異常信息反饋給控制中心，發(fā)出相應的聲光報警，提醒操作人員注意的同時，也會立即執(zhí)行預先設定好的應急程序來實現(xiàn)安全停車，從而減少提升機運行中的安全隱患。

3.2.2 在絞車中的應用

PLC 技術在絞車控制中的應用主要體現(xiàn)在運行方向控制，通過設置具有針對性的技術設備，能夠完成絞車開關狀態(tài)和不同狀態(tài)發(fā)生次數(shù)的統(tǒng)計分析，如果檢測到絞車啟動按鈕于較短的時間內(nèi)出現(xiàn)反復變化，則會通過相應的計數(shù)設備來對其他計數(shù)設備進行調節(jié)，通過開關與絞車上方熔碰的方式來加大吸附力，推動絞車向上移動。反之，如果檢測到絞車啟動按鈕在相應時間段內(nèi)的狀態(tài)變化較少，則開關會與絞車下方熔碰，推動絞車向下移動。

3.2.3 在運輸機系統(tǒng)中的應用

傳統(tǒng)技術條件下，煤礦井下膠帶運輸系統(tǒng)的操控方式多為人工操作，如果需要將運行中的膠帶停止，操作人員會通過對液壓機械中油壓的調控來實現(xiàn)閘瓦和制動片的接觸，通過增加膠帶運輸機摩擦力的方式，實現(xiàn)設備停車。這種方法雖然有效，但是因為摩擦力的存在，制定過程中制動片會產(chǎn)生大量熱能，可能會對煤礦運輸以及操作人員的人身安全造成威脅，而且會導致機械設備的嚴重磨損，影響其使用壽命。與之相比，PLC 技術在膠帶運輸機系統(tǒng)中的應用，能夠通過控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對運輸機制動片的實時監(jiān)測工作，在設備停車的過程中，配合間歇式控制手段來減少熱量的產(chǎn)生，不僅保證制動的有效性，減少制動作業(yè)中的安全隱患，同時也能夠減少設備磨損問題，延長設備的使用壽命。

3.2.4 在風門監(jiān)控中的應用

礦井系統(tǒng)中，風門是巷道內(nèi)部氣體實現(xiàn)內(nèi)外交換的關鍵渠道，能夠將煤礦開采中產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵輸送到地面，以此來保證巷道內(nèi)部和礦井的良好通風，其運行效果對于礦井生產(chǎn)安全意義重大。以往煤礦生產(chǎn)中，風門的控制多數(shù)是依靠人工進行，但是因為井下負壓的存在，人工進行風門調控不僅難度大，還容易造成風門的損壞，對煤礦井下通風安全造成威脅。PLC 技術的應用，可以通過在風門位置安裝紅外感應裝置的方式，實現(xiàn)對風門位置人車通行狀況的實時監(jiān)測，當感應到有車輛需要通過風門時，紅外裝置會將收集到的信息傳輸?shù)絇LC 控制中心，由控制中心控制相關執(zhí)行單元，操控風門啟動，而等到車輛完全通過后，在確認安全的情況下，控制系統(tǒng)會再次控制執(zhí)行單元關閉風門。通過這樣的方式，風門控制的效率和安全性可以得到極大提高，也能夠實現(xiàn)控制的自動化[6]。

3.2.5 在安全系統(tǒng)中的應用

在煤礦生產(chǎn)中，安全系統(tǒng)的重要性不言而喻，因為煤礦開采深度較大，人員疏散難度大，一旦發(fā)生安全事故，將會引發(fā)極其嚴重的后果。對原本的煤礦生產(chǎn)安全管理模式進行分析，雖然安全問題備受重視，但是無論是機械設備而還是檢測系統(tǒng)，都比較簡單，得到的各類管理信息不夠全面和精準，也就無法為煤礦安全管理提供可靠支撐。PLC 技術的應用，能夠顯著提升煤礦安全管理系統(tǒng)的運行效果，配合感應裝置和探測系統(tǒng)，管理人員能夠實時掌握井下情況，而在感應到異常后，系統(tǒng)會自動報警，并將報警信息傳輸?shù)娇刂浦行?，以此來保證安全監(jiān)管的實時性，還能夠對一些人工控制難度較大的環(huán)節(jié)進行有效處理，保證安全管控的效果。

3.3 注意事項

（1）應該充分了解煤礦的實際運行情況，對其機電設備的類型、性能以及運行管理狀況等進行詳細分析，找出其中存在的不足和問題，采取有效措施來保證PLC 技術的應用效果。

（2）應該進一步提升作業(yè)人員的專業(yè)素質，配合定期培訓和考核，確保技術人員能夠熟練掌握PLC 設備的操作方法，預防不規(guī)范操作可能引發(fā)的問題，同時還應該促進其實踐應用能力的提升，避免出現(xiàn)空有理論而實踐能力不足的情況。

（3）應該重視對于煤礦機電設備的日常維護工作，構建起全面且具有針對性的檢查機制，做好機電設備運行狀況的跟蹤管理，以此來強化PLC 技術的應用效果。

4 結語

將PLC 技術應用到煤礦機電設備控制中，能夠實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的整合，形成完善統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，在提升煤礦生產(chǎn)效率的同時，還能夠對井下作業(yè)的環(huán)境進行改善，保證煤礦生產(chǎn)安全。在煤礦發(fā)展中，管理人員應該充分重視PLC 技術的應用，做好深入研究，將PLC 技術普及到煤礦生產(chǎn)的各個領域，為礦井的現(xiàn)代化和信息化建設注入新的活力。