探討plc在煤礦電氣自動化過程中的應(yīng)用

梁超

摘? 要：眾所周知，煤炭資源是我國的重要資源，為滿足新形勢下對煤炭資源的需求，需不斷完善生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)。PLC 技術(shù)的應(yīng)用，提升了煤礦電氣自動化的生產(chǎn)水平，解決了傳統(tǒng)電氣生產(chǎn)中能耗高、可靠性低等問題，促進(jìn)了煤礦行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC;煤礦;電氣自動化

引言

由于煤礦現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷深入，在煤礦開采過程之中，對各項設(shè)備的要求越來越高，現(xiàn)階段，大部分的煤礦生產(chǎn)流程越來越完善，為了進(jìn)一步提升煤礦電氣控制水平，合理運用PLC控制技術(shù)至關(guān)重要，鑒于此，本文重點研究PLC控制技術(shù)在煤礦電氣控制當(dāng)中的整合應(yīng)用要點。

1 PLC 概述

PLC控制器是多個模塊共同構(gòu)成的，主要有存儲器，通信模塊等，用戶可以依照需求的不同，進(jìn)行簡單的編程，與此同時，PLC具有很多接口，可以很好的與外部進(jìn)行通訊，另外還有很多 10 口，可以把產(chǎn)生的信號向外輸出，與此同時 PLC技術(shù)具有靈活多變等諸多優(yōu)點，工作人員能夠?qū)?PLC設(shè)備進(jìn)行很好的使用，對電氣自動化設(shè)備進(jìn)行控制，在這種技術(shù)應(yīng)用的時候，能夠大幅度減少人力資源的消耗，少數(shù)人員就可以對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，PLC的抗干擾能力很強(qiáng)。

2礦山電氣控制中運用PLC控制技術(shù)的重要意義分析

PLC控制技術(shù)，又被稱作電子控制系統(tǒng)數(shù)字操作控制，主要運用良好的編程方式完成相應(yīng)控制，在煤礦電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，通過運用PLC控制技術(shù)，編程所產(chǎn)生的程序，能夠保證煤礦電氣設(shè)備得到更好的管控。與常規(guī)的煤礦電氣控制技術(shù)相比較來說，PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢特別顯著，具體體現(xiàn)在以下幾方面：第一，具有較為顯著的擴(kuò)展性，能夠更加準(zhǔn)確的進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)建，而且操作過程較為便捷，系統(tǒng)維護(hù)難度較低。第二，PLC控制系統(tǒng)中的各項設(shè)備終端接線能夠?qū)崿F(xiàn)可拆卸，在帶電狀態(tài)之下，操作人員仍然能夠?qū)⒉煌牟考灏?。第三，供電模式較為穩(wěn)定。PLC控制技術(shù)主要運用UPS供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，能夠避免系統(tǒng)突然斷電而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。

3在煤礦中的具體應(yīng)用

3.1在排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

煤礦井下排水設(shè)備的運行直接關(guān)系整個工作面的安全生產(chǎn)，如果不能做好排水設(shè)備的設(shè)置，將嚴(yán)重影響礦井工作的正常進(jìn)行，甚至造成人員傷亡。事實上，井下排水設(shè)備是煤礦生產(chǎn)中能耗最為集中的設(shè)備，傳統(tǒng)的排水自動化水平較低，而且不能及時地響應(yīng)系統(tǒng)，不能完全適應(yīng)工作面對生產(chǎn)安全的需求。因此，相關(guān)研究中提出應(yīng)用 PLC 技術(shù)實現(xiàn)工作面與井下探水系統(tǒng)相互適應(yīng)，相互配合，保障安全生產(chǎn)的子路。通過對 PLC 技術(shù)的應(yīng)用，使整個系統(tǒng)能通過 3 種方式進(jìn)行控制，與排水系統(tǒng)現(xiàn)場契合。

3.2在井下風(fēng)門中的應(yīng)用

通常情況下，礦山風(fēng)門兩側(cè)空氣會形成一定的壓力差，礦山的風(fēng)門面積比較大，如果要將風(fēng)門打開，需要40kg壓力。若礦山風(fēng)門處在打開狀態(tài)，壓力差能夠減小大約5kg，風(fēng)門的打開難度增大。研究人員經(jīng)過認(rèn)真研究發(fā)現(xiàn)，利用氣缸的傳動來帶動風(fēng)門，能夠有效避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。利用氣缸傳動，有效帶動風(fēng)門，重點利用小風(fēng)窗來帶動風(fēng)門，保證風(fēng)門得到更好的開啟。但是，因為礦井風(fēng)門的開啟條件不同，存在較大差異，例如，當(dāng)?shù)V井當(dāng)中采用電動風(fēng)門，能夠有效降低礦井風(fēng)門的開啟難度。將PLC技術(shù)運用到礦井下風(fēng)門當(dāng)中，形成良好的電動風(fēng)門，能夠保證礦井下風(fēng)門開啟難度不斷下降。電動風(fēng)門的運行原理如下：電力控制系統(tǒng)會發(fā)出相應(yīng)的控制信號，電磁閥接收到控制信號之后，能夠帶動油缸開展活塞運動，將礦井下風(fēng)門有效打開。當(dāng)風(fēng)門開啟角度達(dá)到90°，電磁閥會立即停止工作，礦井下風(fēng)門不會再次開啟，作業(yè)人員方可順利的進(jìn)出風(fēng)門。在風(fēng)門關(guān)閉環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)會傳輸良好的關(guān)閉控制信號，電磁閥接收到相應(yīng)的信號之后，能夠開展相應(yīng)的運動，帶動油缸進(jìn)行運動，風(fēng)門能夠在規(guī)定的時間內(nèi)關(guān)閉。

3.3在皮帶運輸機(jī)中的應(yīng)用

PLC 系統(tǒng)采取自動化操作方式，在組態(tài)軟件和PLC程序共同作用下，工作人員可通過遠(yuǎn)程操作指揮設(shè)備啟停。系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣涌刂颇Ｊ?，根?jù)程序設(shè)定的啟停完成控制，同時分析數(shù)據(jù)信號的運算采集，根據(jù)分析結(jié)果完成報警等功能。如皮帶運輸機(jī)發(fā)生故障，系統(tǒng)可發(fā)出警報信號，并自動停機(jī)，組態(tài)系統(tǒng)可保存故障相關(guān)數(shù)據(jù)，以便維修時使用，緊急時刻組態(tài)系統(tǒng)可關(guān)閉全部設(shè)備的運行。此外系統(tǒng)支持手動操作方式，工作人員可隨時啟用手動操作，操作任一設(shè)備，系統(tǒng)根據(jù)操作指令完成運輸工作。

3.4在提升機(jī)中的應(yīng)用

PLC 控制系統(tǒng)在對整個提升機(jī)中的應(yīng)用，就是大功率晶閘管變流器組合，對原有的繼電器進(jìn)行取代，實現(xiàn)提升機(jī)自動化的功能。主要操作包含：原有的直流主電機(jī)和一些提升的機(jī)械還可以保留，為老舊提升機(jī)運行做出保證，除去原來的工作臺，設(shè)立新工作臺，對電樞回路進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)，增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)換刀閘。一些老舊系統(tǒng)在對轉(zhuǎn)換刀閘進(jìn)行聯(lián)合作用時會對新舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換工作進(jìn)行相應(yīng)的控制，在新舊系統(tǒng)進(jìn)行切換時是由多路航空插頭完成的，其次對提升機(jī)制動系統(tǒng)潤滑油泵的控制工作有效完成，新系統(tǒng)在進(jìn)行調(diào)試的階段穩(wěn)定性能相對較差，因此，為了對生產(chǎn)進(jìn)行相應(yīng)的保證，需要對整個新舊系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的輔助，在一定條件下可以將舊設(shè)備留下永久使用。在改造安裝進(jìn)行調(diào)試工作時，需要根據(jù)未來維護(hù)人員進(jìn)行負(fù)責(zé)，需要相關(guān)人員的全過程參與，更好實現(xiàn)整個質(zhì)量的良好控制，在安裝過程中需要進(jìn)行相應(yīng)的電路控制和檢測。特別是對井筒部分的開關(guān)、行程和不同位置的機(jī)械制動系統(tǒng)進(jìn)行有效運行，在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對整個新系統(tǒng)的調(diào)試周期進(jìn)行有效縮短。對傳感器的檢測和校對需要以在線送電的方式進(jìn)行檢測，要對各個測量的參數(shù)和系統(tǒng)的實際作出保證，對舊系統(tǒng)進(jìn)行提升的時候，需要對各個部分的運行過程進(jìn)行相應(yīng)的檢測，更好實現(xiàn)無誤一次切換。舊系統(tǒng)在 PLC 控制的過程中實現(xiàn)了對系統(tǒng)卸載的在線有效調(diào)試，還能更好地對整個系統(tǒng)的信號系統(tǒng)進(jìn)行良好的控制，降低了全面調(diào)試的工作量。對系統(tǒng)的動態(tài)參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的確定，根據(jù)相應(yīng)的參數(shù)對整個系統(tǒng)的空載和重載進(jìn)行一定的測試，保證實驗傳統(tǒng)的回路中閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度在標(biāo)準(zhǔn)水平之內(nèi)。

3.5空氣壓縮機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

作為煤礦開采的主要機(jī)電設(shè)備，空氣壓縮機(jī)在對煤礦自動化生產(chǎn)、開采中發(fā)揮著巨大的作用。但過去十幾年力，空氣壓縮機(jī)主要采用繼電系統(tǒng)技術(shù)作為操控系統(tǒng)，無法發(fā)揮維護(hù)及檢測其他機(jī)電設(shè)備的功能，導(dǎo)致企業(yè)在礦山開采作業(yè)過程中，發(fā)生機(jī)電設(shè)備損壞、故障的情況時，不能及時做出反應(yīng)，從而導(dǎo)致大量煤礦事故的發(fā)生，威脅著煤礦工作者的生命安全。因此將 PLC 超控系統(tǒng)應(yīng)用與壓縮機(jī)設(shè)備中，采用計算機(jī)群組的方式，實現(xiàn)對作業(yè)現(xiàn)場狀況的實施監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可及時對存在故障的機(jī)電設(shè)備下達(dá)數(shù)字指令，通過調(diào)度其他設(shè)備的形式，達(dá)到維修設(shè)備的目的。與繼電技術(shù)相比，PLC 控制技術(shù)能夠更加有效地對繼電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、維護(hù)及維修，從礦山開采作業(yè)角度分析，PLC 技術(shù)能夠及時有效發(fā)現(xiàn)隱患、處理隱患，從而減少礦山開采事故的發(fā)生。有利于礦山工作者將精力集中于日常的工作中，直接提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率。不過，由于礦山作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性、惡劣性，PLC 系統(tǒng)也存在著明顯的不足。在故障報警、設(shè)備輸入信號以及抗干擾等方面存在的瑕疵，進(jìn)而降低了 PLC 系統(tǒng)的可靠性。

結(jié)語

煤礦自動化生產(chǎn)中，PLC 技術(shù)不僅表現(xiàn)出了良好的經(jīng)濟(jì)性能，而且具備較高的可靠度。PLC 技術(shù)在煤炭提升機(jī)、運輸機(jī)、排水泵及設(shè)備集中控制等方面應(yīng)用效果良好，提升了安全生產(chǎn)效率，降低了設(shè)備維護(hù)費用，提高了經(jīng)濟(jì)效益。隨著科技的不斷發(fā)展，PLC 技術(shù)將廣泛應(yīng)用于煤礦自動化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]? 李明子. 礦山電氣中 PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用[J]. 硅谷，2014，7（23）：88 +92.