煤礦機(jī)電控制中PLC技術(shù)應(yīng)用

劉 偉

（山西西山金信建筑有限公司，山西 太原 030200）

煤礦的機(jī)械化程度在不斷地提高。各種機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用提供了煤炭開采的便利。提高了人的勞動(dòng)效率，減輕了工作負(fù)擔(dān)。與傳統(tǒng)控制法相比，采用PLC技術(shù)對(duì)煤礦機(jī)電裝置的控制具有顯著優(yōu)勢(shì)。為了確保煤礦的安全生產(chǎn)，同時(shí)減少效率，降低運(yùn)營(yíng)能耗，及時(shí)查明煤礦的安全隱患。從而推動(dòng)后續(xù)各項(xiàng)工作合理開展，對(duì)提高煤礦機(jī)電控制效率等具有重要意義。

1 PLC技術(shù)的特點(diǎn)

PLC有一些非常獨(dú)特的功能，簡(jiǎn)單的編程很容易，PLC中使用的編程語(yǔ)言是一個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，比如邏輯圖、梯形和語(yǔ)句表，它不需要計(jì)算機(jī)知識(shí)。系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試簡(jiǎn)單。在保持硬件無損的情況下，程序在線進(jìn)行調(diào)整。控制程序的修改很方便。PLC具有很強(qiáng)的功能，可以對(duì)復(fù)雜控制進(jìn)行復(fù)雜控制。與同類繼電器相比，它具有較高的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，可以結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)分布控制的集中管理。適應(yīng)能力強(qiáng)。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，PLC產(chǎn)品基本上實(shí)現(xiàn)了序列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，為用戶提供了各種硬件設(shè)備，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)各種硬件設(shè)備的功能。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求靈活地進(jìn)行選擇和合理安排，構(gòu)建一個(gè)不同規(guī)模、功能各異的管理系統(tǒng)［1］。該技術(shù)可以克服以往繼電觸控技術(shù)應(yīng)用過程中功耗高，通用性差等特點(diǎn)，從而提高設(shè)備的操作效率。PLC本身還具有很強(qiáng)的交流載荷驅(qū)動(dòng)能力，可以直接用來驅(qū)動(dòng)小型泵的交流觸點(diǎn)和大型電磁閥。

2 PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

PLC作為自動(dòng)控制系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了初步工程設(shè)計(jì)理念的方便性，在煤礦機(jī)電設(shè)備的控制過程中，能夠有效保證設(shè)備穩(wěn)定、平衡地運(yùn)行，并有效保證控制靈活。更強(qiáng)PLC在煤礦機(jī)電設(shè)備的控制上，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：

易于操作煤炭生產(chǎn)中有許多機(jī)電設(shè)備，每一種設(shè)備都有不同的控制要求。使用PLC技術(shù)控制，可以大大減少控制困難，并降低了操作人員對(duì)職業(yè)水平的需求。操作人員無需更改任何參數(shù)，可以利用自身的專業(yè)知識(shí)調(diào)整PLC系統(tǒng)中的各個(gè)參數(shù)。以PLC梯形圖為例，可以根據(jù)設(shè)定過程對(duì)機(jī)電裝置進(jìn)行操作并控制。與其他控制方法相比，操作更簡(jiǎn)單、便于使用。PLC技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的集成度，因此價(jià)格低［2］。在運(yùn)行過程中，只需與相應(yīng)的外部系統(tǒng)進(jìn)行配合，就可以確?？刂频墓δ?。與繼電器控制相比，PLC技術(shù)自身具有較高的成本，但性能更全面，通過適當(dāng)?shù)膽?yīng)用，可以簡(jiǎn)化煤礦機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，降低了機(jī)電設(shè)備使用費(fèi)率。

3 PLC技術(shù)應(yīng)用

3.1 應(yīng)用原理

1）輸入采樣，輸入采樣強(qiáng)調(diào)有關(guān)信息的輸出，通常采用掃描器提高輸出效率，并在發(fā)送前將所掃描數(shù)據(jù)保存在相關(guān)的設(shè)備中。當(dāng)煤礦機(jī)電設(shè)備需要對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時(shí)，PLC掃描系統(tǒng)通過對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效的掃描實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)電設(shè)備的有效控制，以確保其隨機(jī)性和有效度。為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)度、全面和及時(shí)性，進(jìn)行合理分類，同時(shí)掃描數(shù)據(jù)必須符合實(shí)際的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［3］。

2）程序執(zhí)行，數(shù)據(jù)掃描信息的處理輸入和輸出采樣處理完成后，需要數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)梯形曲線模式數(shù)據(jù)掃描，這一掃描過程中需要數(shù)據(jù)從上到下，由左至右分別進(jìn)行一個(gè)邏輯處理計(jì)算，以便于形成一個(gè)完整的掃描網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描處理數(shù)據(jù)。以此文件為主要參照，本地程序?qū)⒏拢?］。在程序運(yùn)行過程中，輸入點(diǎn)必須被控制到它的原始狀態(tài)，以確保在掃描過程中輸入的采樣數(shù)據(jù)不發(fā)生變化，并避免輸入點(diǎn)或數(shù)據(jù)的變化所帶來的操作漏洞。

3）刷新輸出，連續(xù)刷新連續(xù)輸出是作業(yè)中的最后一個(gè)鏈接。最后對(duì)以上兩個(gè)環(huán)節(jié)的后續(xù)處理結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，形成結(jié)論，并可輸出其他形式的綜合數(shù)據(jù)等信息得出結(jié)論，便于系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的一致動(dòng)作執(zhí)行命令。要保證信息內(nèi)容的順暢傳遞。

3.2 具體應(yīng)用

1）總體方案設(shè)計(jì)，當(dāng)PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電控制系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，其中最重要的一部分就是電氣控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)包括：操作臺(tái)的觸摸屏，低壓電柜的配置，制動(dòng)電阻箱，變頻電阻柜等等。在本文中，我們主要采用s7300核心處理器來討論這一問題。其中，控制箱以監(jiān)視電子控制系統(tǒng)為主，完成了機(jī)電控制系統(tǒng)升級(jí)，并接收了各種指示信號(hào)，變頻電阻柜以控制整個(gè)系統(tǒng)速度，并反饋能量為主。

2）空氣壓縮設(shè)備的應(yīng)用，在空氣壓縮設(shè)備中使用PLC技術(shù)能大大提高工作效率，而PLC技術(shù)能夠有效地提高空氣壓縮設(shè)備的穩(wěn)定性，提高空氣壓縮安全。在實(shí)踐中，PLC技術(shù)能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)則提供不同的空氣壓縮標(biāo)準(zhǔn)，并能很好的監(jiān)測(cè)空氣壓縮進(jìn)展。該技術(shù)能夠減少外部空氣壓縮干擾，提供最大監(jiān)視空間，并極大提高了空氣壓縮效率和安全性。

3）在提升機(jī)中的應(yīng)用，將PLC技術(shù)用于升降機(jī)控制，可以有效地保證安全工作。提升機(jī)是地面與地下之間的主要連接，也是煤礦運(yùn)輸體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響到煤礦生產(chǎn)安全。傳統(tǒng)的煤礦葫蘆控制系統(tǒng)多采用繼電控制，運(yùn)行效率較低，設(shè)備壽命短，需要人工操作。PLC技術(shù)不僅能提高機(jī)器控制的精確性，而且能幫助工作人員動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)機(jī)器設(shè)備實(shí)際的運(yùn)行情況。發(fā)現(xiàn)異常后，設(shè)置在升機(jī)上的探測(cè)裝備立即反饋，并將異常信息傳送到控制中心。相應(yīng)聲光警報(bào)提醒駕駛員注意，并立即實(shí)施預(yù)設(shè)的急診程序，以實(shí)現(xiàn)安全停止行駛，從而在提升機(jī)的運(yùn)行過程中減少潛在的安全隱患。

4）絞車應(yīng)用，PLC技術(shù)主要應(yīng)用于絞車控制方向的運(yùn)行。通過對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，可以對(duì)絞盤開關(guān)和各種狀態(tài)的出現(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)絞車在短時(shí)間內(nèi)被檢測(cè)到啟動(dòng)鈕時(shí)，當(dāng)發(fā)生重復(fù)變化后，另一種計(jì)數(shù)設(shè)備將通過相應(yīng)的算法進(jìn)行調(diào)整，并通過在開關(guān)和絞車上部加入吸力，使絞車往上推動(dòng)。相反，如果在此期間檢測(cè)到絞車啟動(dòng)按鈕狀態(tài)較小，則開關(guān)將熔化，并與絞車底部發(fā)生碰撞，只需按壓絞車就可以了。

5）在運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的技術(shù)條件下，地鐵煤礦安全帶的運(yùn)輸方法多采用人工控制，當(dāng)需要停止安全帶的時(shí)候，操作者通過調(diào)整液壓器的液壓，實(shí)現(xiàn)了閘瓦和閘瓦之間的接觸。帶式輸送機(jī)摩擦增大會(huì)使設(shè)備停止工作。這種方法有效，但由于摩擦作用，制動(dòng)襯塊復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)大，這將威脅煤礦的運(yùn)輸和員工的安全，并可能對(duì)機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重的磨損和使用。生活相反，當(dāng)PLC技術(shù)被應(yīng)用到帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中時(shí)，可以實(shí)時(shí)控制輸送機(jī)的制動(dòng)襯塊，并在設(shè)備停止時(shí)使用間歇控制法，從而減少熱量產(chǎn)生。確保制動(dòng)效率，減少在制動(dòng)過程中存在的潛在安全隱患，減少裝置磨損，延長(zhǎng)裝置使用壽命。

6）在風(fēng)門監(jiān)控中的應(yīng)用，在采礦系統(tǒng)中，氣門是內(nèi)外兩條道路之間的氣體交流關(guān)鍵，它能將煤礦開采的有害氣體和粉塵運(yùn)到地面，從而確保公路和井內(nèi)的通風(fēng)狀況。其運(yùn)行效果是礦山的生產(chǎn)。安全是至關(guān)重要的。過去，大多數(shù)的風(fēng)門控制是在煤礦中手工完成，但由于存在地下負(fù)壓，不僅手工控制風(fēng)門很困難，而且容易損壞風(fēng)門，從而威脅煤礦通風(fēng)安全。應(yīng)用PLC技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)門位置上的人和車輛交通情況，以便在風(fēng)門位置上安裝紅外傳感器。當(dāng)車輛需要使用減震器的時(shí)候，紅外裝置將收到的信息發(fā)送給PLC。在控制中心，相應(yīng)的操作設(shè)備并控制減震器開始，在車輛全部通過后，控制中心再次對(duì)執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行控制，并在確定安全后對(duì)其進(jìn)行控制。

7）在安全系統(tǒng)中的應(yīng)用，在從事煤礦安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中，安全控制系統(tǒng)的作用重要性不言而喻，因?yàn)橐坏┟旱V災(zāi)害深度很難及時(shí)撤離，一旦再次發(fā)生煤礦安全事故，就可能會(huì)造成安全系統(tǒng)問題。會(huì)造成嚴(yán)重的后果。在分析煤礦原始安全生產(chǎn)管理模式的過程中，安全問題十分重要，但機(jī)械裝置和檢測(cè)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所獲取的各種管理信息也比較不準(zhǔn)確，因此在煤礦安全管理中不能使用。提供可靠支持PLC技術(shù)的使用可大大提高煤礦安全管理系統(tǒng)的工作效率。管理者可以實(shí)時(shí)通過導(dǎo)向裝置和探測(cè)系統(tǒng)對(duì)地下狀況進(jìn)行導(dǎo)航，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，并向控制設(shè)備發(fā)送報(bào)告信息。這樣，中心就可以保證安全監(jiān)督實(shí)時(shí)化，并有效地處理某些難于手工控制的環(huán)節(jié)，確保了安全監(jiān)管和控制的有效。

3.3 注意

充分了解礦井在運(yùn)行過程中的實(shí)際情況，詳細(xì)分析不同類型的機(jī)電設(shè)備、綜合性能和整體運(yùn)行的日常管理情況，找出存在的不足和解決辦法，并采取有效的具體措施。為保證在PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用模式下的安全性，進(jìn)一步提高不定期的系統(tǒng)培訓(xùn)和考核，提高操作人員對(duì)專業(yè)自身素質(zhì)的選擇，使工程技術(shù)人員也能學(xué)會(huì)操作各種與操作有關(guān)的設(shè)備，為了有效地防止出現(xiàn)問題時(shí)異常操作，實(shí)際上是將增強(qiáng)應(yīng)用到避免不合格發(fā)生的能力上情況。對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備日常維修，建立全面且有針對(duì)性地檢查機(jī)制，跟蹤、管理機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高PLC技術(shù)應(yīng)用的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

將PLC技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)電設(shè)備控制中，可以將所有煤礦的生產(chǎn)環(huán)節(jié)整合起來，形成完整、集成的控制系統(tǒng)。在提高煤礦的生產(chǎn)效率的同時(shí)，還可以改善下井作業(yè)環(huán)境，確保煤礦的生產(chǎn)和安全性。在煤礦發(fā)展過程中，管理者應(yīng)該致力于PLC技術(shù)的運(yùn)用，深入研究和在煤礦生產(chǎn)的不同領(lǐng)域推廣PLC技術(shù)。