煤矿机电控制中PLC技术的应用

2015-08-15郭志峰

机械管理开发 2015年1期

郭志峰

（山西焦煤西山煤电集团公司东曲煤矿，山西古交 030200）

引言

随着近年来科技的迅速发展，矿山机电设备的自动化程度日益提高，PLC技术在此背景下应运而生。与传统的继电器相比，PLC有着更高的可靠性和精密度，有利于保护相关操作人员的人身安全，继而充分保障煤矿安全生产。可以说，PLC技术已经逐渐成为煤矿机电控制的得力助手，同时PLC技术的应用也为企业创造了丰厚的经济效益，帮助企业在激烈的市场竞争中占得先机。

1 PLC技术概述

PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，其主要组成包括中央处理器、存储设备、输入输出的接口电路、电源模块、功能模块、通信模块等。可以说PLC就是1台没有鼠标键盘的小型电脑。在煤矿的生产过程中，被用来控制各种生产流程，相对于原始的继电器，PLC科技含量高，执行的功能多，能够让生产过程更加顺畅，煤矿生产的整体效率得到大幅度的提高。

2 PLC技术的优点

随着煤矿工业的现代化发展，传统矿山的机电控制设备已经无法满足生产的迫切需求，因此传统的继电器逐渐被高科技的PLC所取代，并且在实际生产中运行良好，为煤矿企业创造了经济效益［1］。相对于传统的继电器，PLC的优势主要表现在以下几方面：

2.1 使用简单编程方便

PLC的操作界面简单，对于操作人员没有过高的技术要求，如果想要加以调试，则随时都可以，不用对硬件做出任何改动。而PLC的梯形图程序是采用顺序控制设计法来设计的，对于需要编程工作的人员来说，PLC编程的方法简单，容易掌握。

2.2 功能强性价比高

PLC集成程度高，因此只要有足够的外接系统，便可以实现诸多功能。与传统继电器相比，虽然PLC的价格更高，但是PLC能够承担更多的功能，在很大程度上精简了煤矿机电控制系统，而系统越简单发生错误的概率也就越低。此外，PLC还可通过通信联网，有利于建设集中管理的体系。

2.3 硬件配套齐全

目前PLC的配套硬件设施已经相对齐全，要想真正实现预期的功能，只需购买其他的模块来配置成不同规模、不同功能的系统。对于原有的系统，如果不满足实际生产的需要，也可以采购硬件模块进行相应的升级。总之，PLC硬件配置的齐全让用户能够随意组装自己需要的系统，为用户提供了极大便利。

2.4 可靠性强

传统的继电器由于其机械设备的特殊性，在长期的使用中，特别是处于煤矿这种粉尘较多的环境中，如果继电器密封不严，容易出现机械方面的故障，再加上碳的物理特性，较厚的炭灰堆积很可能造成短路，因此在煤矿机电中，传统的继电器已经难以满足需求，甚至已经变成潜在的隐患。相较而言，PLC的集成程度极高，即使处于煤矿这种灰尘较多的环境中仍然能够正常的运转，无需担心碳粉堆积而造成短路。

由于PLC高度的集成性，因而PLC在发生故障时能够进行自我诊断，在故障发生时可以自动停止正在进行的工作，可避免危险的发生，与此同时还能显示是具体哪一部分出了故障，有利于迅速修复。PLC的配套硬件系统齐全，为修复工作提供了可靠保障。

3 PLC技术控制煤矿机电的原理

PLC的工作过程大体上分为三个阶段：输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段，三个阶段合称一个扫描周期，PLC在不断重复一个个周期中完成预先设定的程序［2］。

输入采样阶段是PLC系统运行的基础，中央处理器扫描所有输入的数据，并存入储存设备中，等待后续程序的执行。在这个阶段PLC存储的信息是难以更改的，因此在调试PLC系统时，相关操作人员务必要引起足够的注意。

用户执行阶段是PLC技术通过梯形图的模型从上到下扫描用户设定程序，在一定的运算之后，运算结果被保存以待下一次引用。

输出刷新阶段是对执行阶段数据运行结果的输出执行，作为一个周期中的最后一个环节，PLC在这个过程中通过先前接收的信息调控电路，达到调控煤矿机电设备的目的。

4 PLC技术在煤矿机电控制中的应用

4.1 对于井下风门的自动化控制

井下风门是疏通易燃易爆气体，提供新鲜空气的通道，目前我国多数煤矿企业的井下风门控制都是由人力来完成，由于负压的影响，用人力来控制风门极为不便，而使用的力量过大很容易对风门造成损坏［3］。对于上述问题，可以借用PLC系统，用红外线传感器来侦测有无车辆通过，有车辆通过时，中央处理器对风门发出开启的信号，由机械装置控制风门开启，既方便又安全。

4.2 PLC技术在提升机中的应用

采用PLC技术代替继电器来控制矿井的提升机，能够对提升机控制更加精确，在矿井井壁和电机中安装传感器以监控提升机的运转状况，在电机出现问题或者井壁出现问题时能够及时反馈给控制中心，并自动采取切实可行的应对措施。在误操作时也能及时提醒操作者，以避免安全事故的发生。

4.3 PLC在胶带输送机中的应用

在传统的胶带输送机中，如果要进行停车操作，根据操作人员的操作，控制系统会调整液压系统的油压，液压系统调整之后闸瓦与制动盘接触，以摩擦来阻止胶带的继续运行，这样的制动方式存在明显的弊端，如果胶带的初始转速较高，在制动时闸瓦和制动盘之间的摩擦会产生大量的热量，极易造成危险的发生。在升级PLC技术之后，系统则可以控制闸瓦和制动盘接触一段时间即分离，然后再接触，由此避免了长时间接触产生高温，也不容易产生火花问题［4］。

5 PLC技术在煤矿机电控制的应用上的缺陷

PLC系统在应用时需要与配套设施相结合，才能发挥出理想的效果，继而提高生产效率。PLC技术在煤矿机电控制的应用中仍旧存在诸多不足及缺陷，其主要缺陷就在于PLC没有与配套的设施相结合，导致生产效率无法得到应有的提高，经济效益随之降低。

在采用PLC技术时，应当对配套的硬件设施予以更换。举例而言，在升级到PLC，需要对相关电路的电力做出适当的调整，确保PLC在正常电流范围内工作。而升级到PLC之后，对于电流的控制更为精确，因此对电机也有一定的要求，如果电机过于陈旧，PLC在对其进行微小的调整时很可能电机没有反应。这些问题都会对企业的经济效益带来不利影响。当然，这些问题并不是无法得以有效解决的，只要在升级PLC时得到重视，这些问题均能够避免。