PLC在煤礦電氣自動(dòng)化過程中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，煤炭資源數(shù)量和質(zhì)量的需求與日俱增。為滿足新形勢(shì)下對(duì)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(dòng)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。
　　1 PLC概述
　　PLC即可編程控制器，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的分支，專門用于工業(yè)生產(chǎn)。PLC的結(jié)構(gòu)包括電源、系統(tǒng)程序儲(chǔ)存器、接口電路、CPU、通信模塊及功能模塊。
　　具體工作原理如下。
　?、佥斎氩蓸?。PLC通過掃描收集需讀入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，然后儲(chǔ)存到相應(yīng)的映象區(qū)單元。采樣結(jié)束后，PLC可執(zhí)行用戶程序并進(jìn)行刷新。此階段可任意輸入數(shù)據(jù)。
　?、诔绦驁?zhí)行。PLC按照梯形圖程序的順序，自上而下、從左到右執(zhí)行用戶程序。程序執(zhí)行中，根據(jù)程序運(yùn)算指令，通過邏輯運(yùn)算或其他運(yùn)算計(jì)算結(jié)果，存入相應(yīng)內(nèi)部繼電器，然后刷新對(duì)應(yīng)狀態(tài)，確定是否需要執(zhí)行相關(guān)指令。
　?、圯敵鏊⑿?。掃描結(jié)束后，PLC開始輸出刷新。CPU根據(jù)映象區(qū)的狀態(tài)和具體數(shù)據(jù)，鎖存所有輸出電路，然后輸出驅(qū)動(dòng)外部程序。
　　以上步驟是PLC工作的一個(gè)周期。PLC運(yùn)行中，將重復(fù)執(zhí)行上述步驟[1]。
　　2 PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
　　PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
　?、俜€(wěn)定性強(qiáng)，抗干擾能力好。電氣自動(dòng)化中，PLC技術(shù)通過大規(guī)模使用集成電路技術(shù)，提高了系統(tǒng)的整體可靠性。同時(shí)，PLC的硬件具備自我檢測(cè)功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障，并進(jìn)行報(bào)警。大型企業(yè)在生產(chǎn)中引入PLC技術(shù)，有效降低了生產(chǎn)故障率，提升了生產(chǎn)效率。
　　②功能強(qiáng)大，維護(hù)簡(jiǎn)單，且能耗小。PLC技術(shù)在理論和實(shí)踐方面均已較為成熟，可滿足煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)需要;在數(shù)據(jù)運(yùn)算和邏輯處理方面，應(yīng)用便捷，可適應(yīng)當(dāng)前煤礦自動(dòng)化生產(chǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，PLC控制器以存儲(chǔ)邏輯為主，裝置外部接線數(shù)量較少，接口簡(jiǎn)單。此外，PLC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在線編程，廣泛應(yīng)用于小批量生產(chǎn)。與傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)能耗較低，降低了能源生產(chǎn)成本。
　　③語言編程簡(jiǎn)單。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC語言編程相對(duì)簡(jiǎn)單，主要采用梯形圖語言，有利于PLC技術(shù)的普及[2]。
　　3 PLC技術(shù)在煤礦電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用
　　3.1 PLC技術(shù)在提升機(jī)系統(tǒng)改造中的應(yīng)用
　　實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)提升機(jī)已無法滿足當(dāng)前煤礦發(fā)展需要，而PLC技術(shù)的發(fā)展為提升機(jī)的改進(jìn)創(chuàng)造了技術(shù)條件。PLC以改造繼電器為主，通過可編程控制器和大功率晶閘管變流器改造提升機(jī)，具體包括兩個(gè)方面。一方面，確定傳統(tǒng)提升機(jī)需要保留的部件，如直流電機(jī)。改造時(shí)，繼續(xù)使用的部件無需更換，以減少改造流程，節(jié)約成本。另一方面，提升機(jī)操作臺(tái)的改造。改造操作平臺(tái)時(shí)，需調(diào)整控制回路，轉(zhuǎn)換刀閘，并根據(jù)實(shí)際需要添加刀閘。新系統(tǒng)安裝完成后，需進(jìn)行調(diào)試，舊系統(tǒng)可繼續(xù)工作。當(dāng)改造后的系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可使用舊系統(tǒng)臨時(shí)替代。調(diào)試時(shí)，傳感器的校驗(yàn)和檢測(cè)需要帶電測(cè)試，以達(dá)到實(shí)時(shí)控制參數(shù)的目的。
　　3.2 PLC在帶式傳輸機(jī)上的應(yīng)用
　　PLC技術(shù)在帶式傳輸機(jī)中應(yīng)用效果明顯，提升了皮帶機(jī)輸煤系統(tǒng)的效率，減少了傳輸電能的浪費(fèi)。帶式傳輸機(jī)中，信號(hào)采集系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)是重要的組成內(nèi)容。信號(hào)處理系統(tǒng)主要由人機(jī)界面、工控機(jī)及PLC等構(gòu)成。在煤礦井下使用時(shí)，PLC系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯。究其原因，在于煤礦井下的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，易受電磁干擾，而PLC系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性較強(qiáng)，適用于此工作環(huán)境。
　　3.3 PLC技術(shù)在排水泵中的應(yīng)用
　　排水泵系統(tǒng)中，PLC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)、遠(yuǎn)程通信及監(jiān)控等功能，還可以優(yōu)化調(diào)度效果。主排水泵中，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)備組成包括通信接口、數(shù)據(jù)處理中心、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信號(hào)采集系統(tǒng)、電控裝置及機(jī)房部件等。PLC系統(tǒng)包含地面監(jiān)控主站、PLC控制及機(jī)械設(shè)備三個(gè)層次。PLC系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)較大故障，具有良好的故障診斷能力和設(shè)備保護(hù)作用。PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，人工控制系統(tǒng)可發(fā)揮作用，以確保水泵正常工作，實(shí)現(xiàn)正常的排水功能[3]。
　　3.4 PLC技術(shù)在設(shè)備集中控制中的應(yīng)用
　　煤礦企業(yè)的設(shè)備集中控制系統(tǒng)中，PLC技術(shù)主要應(yīng)用于綜采工作面設(shè)備、集中控制系統(tǒng)及煤炭地面篩分系統(tǒng)。煤礦綜采工作面的設(shè)備類型有轉(zhuǎn)載機(jī)、輸送機(jī)及采煤機(jī)。PLC系統(tǒng)的應(yīng)用強(qiáng)化了綜采過程的安全性能，提升了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。PLC集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的集中監(jiān)控。此外，集中控制系統(tǒng)還具備監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)的功能。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)，PLC系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，便于工作人員及時(shí)處理，確保了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。煤炭篩分系統(tǒng)中，由于相應(yīng)設(shè)備較大，應(yīng)用PLC技術(shù)可劃分篩分系統(tǒng)，控制系統(tǒng)主站和分站通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭地面篩分系統(tǒng)的總體控制
　　4 PLC技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
　　在工作環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的區(qū)域，傳統(tǒng)人工控制方法不僅危險(xiǎn)系數(shù)大、成本高，而且工作效率無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。近年來，PLC技術(shù)廣泛應(yīng)用于電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，很好地解決了該問題，為企業(yè)創(chuàng)造了效益。