PLC在煤礦電氣自動化過程中的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)增長，煤炭資源數(shù)量和質(zhì)量的需求與日俱增。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，是計算機技術(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)程序運算指令，通過邏輯運算或其他運算計算結(jié)果，存入相應(yīng)內(nèi)部繼電器，然后刷新對應(yīng)狀態(tài)，確定是否需要執(zhí)行相關(guān)指令。
　　③輸出刷新。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)動外部程序。
　　以上步驟是PLC工作的一個周期。PLC運行中，將重復(fù)執(zhí)行上述步驟[1]。
　　2 PLC技術(shù)的優(yōu)點
　　PLC技術(shù)的優(yōu)點表現(xiàn)在以下3個方面。
　?、俜€(wěn)定性強，抗干擾能力好。電氣自動化中，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，PLC的硬件具備自我檢測功能，可及時發(fā)現(xiàn)運行故障，并進行報警。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。
　?、诠δ軓姶螅S護簡單，且能耗小。PLC技術(shù)在理論和實踐方面均已較為成熟，可滿足煤礦自動化生產(chǎn)需要;在數(shù)據(jù)運算和邏輯處理方面，應(yīng)用便捷，可適應(yīng)當(dāng)前煤礦自動化生產(chǎn)。實際應(yīng)用中，PLC控制器以存儲邏輯為主，裝置外部接線數(shù)量較少，接口簡單。此外，PLC技術(shù)可實現(xiàn)在線編程，廣泛應(yīng)用于小批量生產(chǎn)。與傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)能耗較低，降低了能源生產(chǎn)成本。
　?、壅Z言編程簡單。作為工業(yè)控制計算機，PLC語言編程相對簡單，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)在煤礦電氣自動化控制中的應(yīng)用
　　3.1 PLC技術(shù)在提升機系統(tǒng)改造中的應(yīng)用
　　實際應(yīng)用中，傳統(tǒng)提升機已無法滿足當(dāng)前煤礦發(fā)展需要，而PLC技術(shù)的發(fā)展為提升機的改進創(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，具體包括兩個方面。一方面，確定傳統(tǒng)提升機需要保留的部件，如直流電機。改造時，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，提升機操作臺的改造。改造操作平臺時，需調(diào)整控制回路，轉(zhuǎn)換刀閘，并根據(jù)實際需要添加刀閘。新系統(tǒng)安裝完成后，需進行調(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，可使用舊系統(tǒng)臨時替代。調(diào)試時，傳感器的校驗和檢測需要帶電測試，以達到實時控制參數(shù)的目的。
　　3.2 PLC在帶式傳輸機上的應(yīng)用
　　PLC技術(shù)在帶式傳輸機中應(yīng)用效果明顯，提升了皮帶機輸煤系統(tǒng)的效率，減少了傳輸電能的浪費。帶式傳輸機中，信號采集系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)是重要的組成內(nèi)容。信號處理系統(tǒng)主要由人機界面、工控機及PLC等構(gòu)成。在煤礦井下使用時，PLC系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。究其原因，在于煤礦井下的環(huán)境相對復(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，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)可實現(xiàn)控制、保護、遠程通信及監(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、信號采集系統(tǒng)、電控裝置及機房部件等。PLC系統(tǒng)包含地面監(jiān)控主站、PLC控制及機械設(shè)備三個層次。PLC系統(tǒng)運行相對穩(wěn)定，不會出現(xiàn)較大故障，具有良好的故障診斷能力和設(shè)備保護作用。PLC系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，人工控制系統(tǒng)可發(fā)揮作用，以確保水泵正常工作，實現(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、輸送機及采煤機。PLC系統(tǒng)的應(yīng)用強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)控運行狀態(tài)的功能。當(dāng)系統(tǒng)運行故障時，PLC系統(tǒng)會自動報警，便于工作人員及時處理，確保了系統(tǒng)的正常運行。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，從而實現(xiàn)對煤炭地面篩分系統(tǒng)的總體控制
　　4 PLC技術(shù)在電氣自動化控制應(yīng)用的發(fā)展趨勢
　　在工作環(huán)境相對復(fù)雜的區(qū)域，傳統(tǒng)人工控制方法不僅危險系數(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。