以PLC為為基礎(chǔ)的采煤機(jī)控制系統(tǒng)分析

摘 要：采煤機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能豐富，集機(jī)械、電氣和液壓為一體，所以體積龐大，必須做好控制。此外，人一般在環(huán)境適宜、土地平坦的地方采煤，而在氣候、地形環(huán)境惡劣的地方往往利用采煤機(jī)，采煤機(jī)常年在惡劣環(huán)境下工作，難免出現(xiàn)故障，也會導(dǎo)致采煤工作停滯不前，經(jīng)濟(jì)損失也較大。再加上采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)、組成不斷優(yōu)化，其內(nèi)部的構(gòu)造變得更加復(fù)雜、精密，所以導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因也增多，不能及時查處問題就會阻礙采煤機(jī)工作的效率，因此，采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)必須發(fā)揮作用、解決問題。本文分析了PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理以及它的功能，為采煤機(jī)PLC 控制系統(tǒng)提出了改進(jìn)意見，以期完善采煤機(jī)控制系統(tǒng)，提升采煤機(jī)的安全性、可靠性。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī);PLC控制系統(tǒng);系統(tǒng)構(gòu)成

一、采煤機(jī)產(chǎn)生故障的原因

（一）惡劣環(huán)境對采煤機(jī)控制系統(tǒng)的影響

煤炭生產(chǎn)中，采煤機(jī)極易受煤炭和矸石的載荷沖擊，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)備零件超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，長此以往將斷裂、損壞，采煤機(jī)也難以運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重阻礙采煤效率，給采煤人員及企業(yè)帶來嚴(yán)重的損失。同時，在采煤時，礦井內(nèi)的煤塵、粉塵往往較多，使得采煤機(jī)內(nèi)外均受粉塵影響，也對采煤人員的身體健康造成危害。據(jù)此，必須采用以PLC和變頻器結(jié)合的新工作模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的、以接觸器為主的控制系統(tǒng)。

（二）電磁干擾對控制系統(tǒng)的影響

由于電磁現(xiàn)象，在采煤機(jī)工作時會產(chǎn)生不可避免的電磁干擾，采煤機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)發(fā)出傳輸信號時，在電磁區(qū)域內(nèi)的信號會受到電磁現(xiàn)象的影響，進(jìn)而信號減弱，甚至被中斷。如今，電磁現(xiàn)象對信號的干擾受到了采煤業(yè)的重視。

電磁干擾分為傳導(dǎo)干擾與輻射干擾，這兩種干擾阻礙采煤機(jī)的正常運(yùn)營。采煤機(jī)通過內(nèi)部控制系統(tǒng)對整個設(shè)備進(jìn)行控制，從而保證在礦井采煤的安全與效率。所以，可靠、正確的信號對于上述工作至關(guān)重要。如果不能采取有效措施實現(xiàn)抗干擾，那采煤機(jī)的危險度也將提升。所以，電磁干擾問題亟待解決。

二、采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理分析

（一）PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成分析

采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要有四個部分：控制器、數(shù)顯觸摸屏、變頻器和信號通信傳輸共享技術(shù)。這四個部門同時工作才能控制好采煤機(jī)其他部分，例如截割電機(jī)、牽引電機(jī)和油泵電機(jī)的工作，都是需要控制系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)才能實現(xiàn)的，經(jīng)過控制系統(tǒng)的指引與控制，牽引電機(jī)、油泵電機(jī)才能運(yùn)行得更加可靠，為采煤機(jī)帶來精確的運(yùn)營效果。

（二）PLC控制系統(tǒng)的工作原理分析

1、PCL控制系統(tǒng)的工作原理非常簡單，簡而言之就是通過控制系統(tǒng)四部門的工作，實現(xiàn)采煤機(jī)及時啟動、及時停止，實現(xiàn)采煤機(jī)其他部分的正常運(yùn)作，例如實現(xiàn)牽引電機(jī)左、右快速牽引;實現(xiàn)油泵電機(jī)順利上升、下降;控制左、右截割電機(jī)的恒功率動作保護(hù)等。

2、采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)中的截割電機(jī)的組成較為簡單，一般包括固定減速器和搖臂兩部分。截割電機(jī)的工作原理為：電機(jī)端盤上的截齒先在煤層中割出適當(dāng)寬度的截縫，使得落煤自由面刷齊煤壁清潔工作面。

3、牽引電機(jī)內(nèi)部有一個特殊的手動調(diào)速機(jī)構(gòu)，還伴有回零機(jī)構(gòu)，能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行保護(hù)。

三、采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)的功能概述

采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)主要是將這種以PLC和變頻器結(jié)合的新工作模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的、以接觸器為主的控制系統(tǒng)，提升控制的精確性與效率。同時，這種新的控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)惡劣的自然環(huán)境，不會受到外部環(huán)境的影響，能夠推進(jìn)采煤機(jī)持續(xù)、妥善運(yùn)行。

采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)的功能，具體來說，它能夠使得主令操作控制的軟接線網(wǎng)絡(luò)和操作臺之間形成持續(xù)、穩(wěn)定的信息傳輸。此外，還能夠監(jiān)測整個電控系統(tǒng)的運(yùn)營情況，發(fā)現(xiàn)問題就立即發(fā)出報警信號，工作人員也能及時檢修、及時處理。最后，該系統(tǒng)還能幫助采煤機(jī)精確停車，使得采煤機(jī)更加智能化、自動化，安全性能大大提升。

四、采煤機(jī)PLC控制系統(tǒng)的配置分析

（一）硬件配置

PLC控制系統(tǒng)的四個主要設(shè)備基本都是安裝在采煤機(jī)電控箱中的， 電控箱內(nèi)除了有上述四個設(shè)備，一般還配有多路電源組件，各硬件能夠根據(jù)采煤機(jī)司機(jī)發(fā)出的指令進(jìn)行操作，還能觀測出采煤機(jī)各電機(jī)當(dāng)前的電流和溫度等實時參數(shù)，運(yùn)用科學(xué)的算法對采煤機(jī)進(jìn)行妥善的控制，保護(hù)采煤機(jī)內(nèi)部各器械不受磨損。

（二）軟件配置

在軟件配置上，PLC控制系統(tǒng)包括主程序，子程序，中斷程序三個程序。主程序起到把控全局的作用，其指令按順序在CPU 每個掃描周期執(zhí)行一次。子程序主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)每個環(huán)節(jié)的運(yùn)行，也可以說是在控制采煤機(jī)每時每刻的行程，能給采煤機(jī)的自動時速、手動時速度進(jìn)行限定。中斷程序是一個挽救系統(tǒng)，能夠制止危險，是整個系統(tǒng)的最后保護(hù)傘。如果子程序設(shè)置的時速度有誤，中斷程序便能通過高速計數(shù)器測得在此段時間內(nèi)的編碼脈沖數(shù)，獲得電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速。同時還能運(yùn)用科學(xué)算法獲取手動給定的加速度，如果加速度大于最大限定值，此時中斷程序就會發(fā)揮作用，停止電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，立即制止電機(jī)的轉(zhuǎn)速在極短時間變化過大、電流急速上升的危險情況發(fā)生，更能避免電機(jī)燒毀的危險。

五、結(jié)語

改革開放以來，我國積極發(fā)展工業(yè)，所需的能源越來越多，對自然資源的開采也逐年加劇。煤炭現(xiàn)在仍是我國的重要能源資源，全國范圍內(nèi)的煤炭開采工程也不計其數(shù)，但是煤炭開采危險程度高，礦難還時有發(fā)生，給煤炭行業(yè)的工人的人身安全帶來嚴(yán)重威脅，有些礦井的工人還不慎死亡。所以，煤礦開采的安全化、高效化是煤炭行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路和必然趨勢。而采煤機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦大規(guī)模開采，減少安全事故發(fā)生。本文從制約采煤機(jī)發(fā)展的原因入手，分析了以PLC為基礎(chǔ)的采煤機(jī)控制系統(tǒng)建設(shè)方案，以期革除如今制約采煤機(jī)發(fā)展的弊端，推動采煤機(jī)不斷更新、發(fā)展，最終使得煤炭開采的產(chǎn)量與效率得到提升，實現(xiàn)能源資源的科學(xué)開采、合理開采、安全開采。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡云龍， 趙四海， 劉博，等. 基于PLC的滾筒式采煤機(jī)電控系統(tǒng)的研究[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2015， 28（3）：105-108.

[2]王志強(qiáng)， 胡霞. 基于LabVIEW和PLC采煤機(jī)調(diào)高控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 煤礦機(jī)械， 2015， 36（11）：251-253.

[3]何廣東. 基于PLC控制的采煤機(jī)自動割煤技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)， 2015（s2）：100-103.

作者簡介：

陳晨，出生年月：1991.3，性別：男，民族：滿族，籍貫：貴州遵義，前職務(wù)：技術(shù)員，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：電氣控制.