煤矿机电控制中PLC技术应用探讨

王登振 王栋 丁汝青

摘要：PLC，即可编程序控制器，是重要的自动化控制设备，具有抗干扰能力强、可靠性高、操作简单方便、柔性好等优点，近年来随着煤矿现代化的发展要求，机电控制中PLC技术应用也越来越广泛。PLC技术代替了传统的继电器控制方式，并取得了优良的效益，本文通过对PLC技术在煤矿机电控制中的可行性进行研究，为PLC技术在煤矿机电系统中的应用提供可靠依据。

关键词：煤矿机电控制； PLC技术；应用探讨

煤矿机电对我国的经济发展具有重要作用，推动着国民经济中各行各业的发展，随着煤矿机电技术的不断进步，煤矿机电系统的安全性能也在不断提高，系统的运行效率也有所进步。但是随着信息技术的发展，煤矿机电的控制系统逐渐转为以信息系统为载体的监控时代，其中，PLC技术运用到煤矿机电控制系统对煤矿机电控制的进步帮助很大，让煤矿生产更加安全、高效，降低安全事故发生的概率，同时也为相关的实践提供了理论依据。

1.PLC技术概述

PLC即可编程逻辑控制器，是一类可编程的存储器，用于内部存储程序、顺序控制、执行逻辑运算、定时、算数和计数等面向用户的指令，并且通过模拟式或数字输入输出来控制各种类型的机械或是生产过程。PLC的核心是微处理器，是数字运算操作的电子系统装备，用于工业现场设计，是具备变成功能的存储器进行内部的程序运算，在计算的基础上通过顺序操作和定时处理来向用户发送指令，以达到控制机械生产的目的。

PLC的硬件结构和微型计算机相同，基本结构为电源、中央处理器、存储器、输入输出接口电路、功能模块和通信模块等。PLC的电源在系统中起着十分重要的作用，是维持机械正常工作的基础，因此，对PLC的电源设计制造也是十分重要的，交流电压波动要在+10%左右的范围内，要达到不采取其他措施也能将PLC直接连接到交流电网去的效果。中央处理器是PLC的控制中枢，按照PLC赋予的功能来接受并存储用户程序和数据，并且起到检查电源、存储器等的工作状态和诊断用户程序中语法错误的作用。中央处理器以扫描的方式来执行逻辑或算数运算，将结果输入到I/O映象区或寄存器内，等用户程序执行完毕后再将各输出状态传送到相应的输出装置，以此循环。PLC的存储器分为存放系统软件的存储器和存放应用软件的存储器，前者成为系统程序存储器，后者称为用户程序存储器。输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，输出电路由输出数据寄存器、中断请求电路和选通电路集成，输入接口电路作为PLC和现场控制的接口界面的输入通道，输出接口电路作为PLC通向现场輸出接口电路向外输出的控制信号。PLC的功能模块包括技术、定位等功能，通信模块则是向外输出信号。

2.PCL的优越性及工作原理

PLC采用模块化组合结构，系统组合较为灵便，具有抗干扰性强、可靠性强、普及性和操作方便、编程语言简单等优点，可以实现在线修改，具有柔性好的特点。在工业现象，PCL技术被广泛应用于开关逻辑控制、机器人、自动装置、闭环过程控制和机械设备的自动控制等。随着煤矿现代化的发展，煤矿机电控制对于自动化的要求越来越高，PLC被越来越多的代替传统继电器控制，在实际的使用过程中取得了较好的经济效益。

输入采样是PLC的基本环节，对于PLC的控制起到决定性效果。在进行输入采样时，扫描仪对于作业面进行扫描，将扫描数据储存到记忆体中，可以被随机传输到处理单元进行分析。无论后级阶段如何进行操作，都没法改变扫描所得数据，因为扫描采样阶段收集的数据是单独存在的，所以在扫描采样之后，要妥善保管记忆防止数据丢失。扫描数据完成采样后，可以根据PLC使用梯形图模式，以此来扫描用户程序，根据计算的顺序来进行扫描，确保扫描结果显示在计算机上，这一阶段要保证采样数据的完整，以防系统产生的控制命令对变化的采样数据产生影响，导致系统控制的漏洞出现。最后还要输出刷新阶段，让控制系统总结收集的数据，以输出得到的结果为依据来控制自动化设备。

3.使用PLC技术来控制煤矿机电系统

在煤矿机电系统的控制中，一般使用梯形图来进行程序控制，这就给逻辑程序的发挥提供了便利。简单的操作降低了维护难度，在不同集控控制系统中可以实现实时切换，让系统运行灵活多样。同时PLC还能实时监控煤矿机电系统的运行情况，包括系统的状态、运行数据等，一旦出现影响正常生产的故障，监控系统就能及时发现并传递信息，相关人员就能够及时进行处理，防止安全事故的发生，并为以后的维修提供数据基础。

4.PCL技术在煤矿机电控制中的应用

4.1改善矿山提升机

利用PLC技术，可以很好地改善煤矿机电控中提升机的机械部分，利用相关技术，采取大功率晶闸管变流器和PLC控制来改变老旧提升机的原继电器控制，在直流主电机的基础上实现提升机的完善。首先可以整体搬移原有操作台，为新操作台创造条件，在此期间以原操作台进行操作。在电枢回路上安装新系统转换刀闸，提升制动系统润滑油泵控制，多采用航空插头来进行新老系统交换，老系统尝试在新系统调试期间同步运行，为日后留作备用。在安装过程中要严格控制质量，通过全程参与的方式来进行调试，完成后转入正常维护条件。为了缩短新系统的调试时间，对井筒位置开关、行程等都能进行电控监测，通过传感器来校对每个测量参数，保证系统能够准确实现切换。通过传感回路中的电流闭环和速度，来确定闭环系统是否直接影响到系统稳定性，通过编码输出实验哈电流环控制来确定动态参数，为系统的运行空载创造条件。

4.2井下风门自动启闭

现在井下使用的风门大多是人工操作的，但是由于负压较大，开门的操作力比较大，开启和关闭比较不方便，容易损坏风门，影响风门特殊结构。但是根据风门的结构，利用PLC技术，由远红外传感器来对车辆进行动态检测，即保证车辆和行人安全，又节省人力。这项技术的关键在于先开窗口，后开门，风门的两侧空气具有一定压差，风门面积较大，开启压力有30-50kg，但是如果风门有比较小的开启时，压力就会锐减。为了减少开启压力，可以在风门上设置一个窗口，当风门需要开启时，控制信号就会给二位五通双控电磁阀传送信息，电磁阀由此打开供气位置，随后汽缸的活塞带动行走部门向外运动，就能够打开风门上的小窗。

4.3空气压缩机群组的微机监控系统

将PLC为核心的空气压缩机群组微机监控系统来解决单片机或工业控制机为核心的空气压缩机微机监控系统，以数据测试来整机抗干扰力差值，完善空气压缩机运转过程中的安全保护。空气压缩机作为煤矿生产的重要设备，其监控水平和保护技术水平如果不能达到国家规定的相关要求，就会出现故障率高、维护量大的现象。矿井采用的空气压缩机自动控制和微机控制技术不能满足现代煤矿业发展的需要，因此需要利用新研制的空气压缩机群组微机监控系统来收集现场信号，送到PLC相关模块，再由中央处理器进行处理，经由传感器来显示设备的工作状态，以达到保护和集中控制等功能。

5.总结

PLC技术运用到煤矿机电控制系统中，可以有效改变煤矿机电系统中的劣势，将系统中的各个控制功能结合起来，有机控制，实现各项设备的高效运转。实践证明，PLC技术可以最大限度地提高煤矿机电系统中各项功能的运转，确保设备的稳定性，既满足日常的生产需要，又能够提高生产调度的效率，提高运行的灵活性和便利性，具备很强的操作性。

参考文献：

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