论PLC技术在煤矿生产运输设备中的应用

摘要：煤礦生产运输设备自动化程度越来越高，针对煤矿用电机车、提升系统、皮带输送机现有控制系统生产工作中存在的问题，通过PLC技术对其进行研究及应用，设备的生产效率显著提高，其稳定性及可靠性有了明显的改进，PLC技术在煤矿设备中的运用也越来越广泛。

关键词：煤矿；PLC；生产运输设备；应用

在煤矿设备生产厂家的研究改进下，PLC技术得到快速普及。上世纪末期，生产设备向两极化发展，PLC技术的应用也涵盖了小型设备到超大型设备，出现了具有特殊功能的逻辑控制单元，标准化接口协议的应用，使应PLC技术的不同设备间组网更加方便，生产系统的综合能力显著提高。

1 PLC技术在架线式工矿电机车上的应用

1.1 架线式工矿电机车生产中存在的问题

架线式工矿电机车是以牵引电机驱动车轮转动，依靠轨道与车轮的摩擦在煤矿井下轨道运输的一种牵引设备，是井下运送人员、物料的的主要运输工具。为了确保机车系统安全、可靠、高效的运行，技术人员将机车运输状态（速度、位置、信号灯）及环境信息（道岔）通过数据采集器直接将数据传输至控制主机，操作人员通过控制主机实时监测及控制机车的运输模式。之前，井下控制系统多采用继电器的电气互锁控制，通常在设计施工前需进行大量的电路分析及线路绘制，随着工作面的不断深入，井下巷道线路的拓展，经常会对机车的运输控制系统进行修改，需要耗费大量的人力物力，而且因继电器硬件上的缺陷，很多功能无法实现。

1.2 基于PLC技术的架线式工矿电机车控制系统

随着电子信息技术的蓬勃发展，架线式工矿电机车控制系统互锁的方式也越来越多样化，除了继电器电气互锁控制外，新增了PLD触发控制，PLC触发控制和微型机触发控制等。

基于PLC技术的架线式工矿电机车控制系统，其工作原理如图1所示，当机车运行过程中，车体信号发射装置将运行数据发送至该区域内定位装置，定位装置将数据传输至控制分站，通过分站主控机显示出机车的状态信息，分站主控机通过机车位置信息与道岔的距离信息分析计算，并将结果传至上位机。上位机通过对整个系统内所有分站的信息汇总、处理，统筹规划出机车的最佳运行执行命令，并将命令回传至控制分站，以达到对机车运行状态的控制。

它同时具有人工控制和自动运行两种工作模式，可自动检测机车的运行状态，自动复位道岔位置，具备闯红灯后和故障的自动保护功能，不仅提高了控制系统的安全性和稳定性，而且可有效保障机车及人员的安全性。

通过与继电器的电气互锁控制相比，PLC技术的应用极大地减少了前期工作的工作量，使用起来高效稳定，升级改造也相对简单，而且外接设备方便，便于井下运输系统的组网工作。

2 PLC技术在提升系统上的应用

2.1 矿用提升机在生产中存在的问题

矿用提升机是煤矿大型固定设备之一，主要用于提升/下放人员、物料、设备、矿物等，分为缠绕式提升机、摩擦式提升机、内装式提升机、矿井提升机四类；之前我国煤矿井下矿用提升机电控系统主要是依靠继电器来实现，其稳定性差，维护保养难度大，耗时长，由于继电器容易出现故障，在实际工作运行中，极易引发误动作，导致提升/下放时行进不稳定，成为重大的安全隐患，由于整个系统的故障率偏高，其组网难度增大。

2.2 基于PLC技术的矿用提升机控制系统

通过运用PLC技术来控制提升系统的开合动作，代替了以继电器为主的控制系统，不仅减少复杂的连线，而且减小主控系统的所占面积，提高系统的稳定性及可靠性，在控制精度方面也大大提高。

主要工作任务有安全保护系统和运行操作控制。通过传感器采集提升机的运行参数，并将参数实时传输至控制主机中。主机通过将运行参数与程序中参数进行逻辑比对，生产操作命令（包括运行动作、方向控制、过卷复位等）。另一方面，如参数出现异常，主机将执行安全保护操作（抱闸，安全制动，声光报警）。同时主机通过数据端口将实时运行数据传送至显示器，便于操作人员观察提升机的提升/下降速度、深度、位置、电机参数及故障信息，同时扩展端口可将信息通过数据网路传输至井上控制中心便于统一调度。该系统不仅提高了提升机的工作效率，而且保障了运输的安全。

3 PLC技术在矿用皮带输送机的应用

3.1 矿用皮带输送机生产中存在的问题

矿用皮带输送机是由承载的输送皮带兼做牵引机构的连续运行的运输设备，可用于运送煤、矸石等物料，它的主要组成部分有输送皮带、托辊、驱动装置、张紧装置、机架、制动装置、保护装置等。皮带输送机运行可靠、运距长、运量大、可连续工作，担任了煤矿井下煤炭运输的重要角色。

3.2 基于PLC技术的矿用皮带输送机控制系统

通过运用PLC技术，矿用皮带输送机既可实现井下的集中控制，也可实现井上调度中心远程监控，确保通信中断或系统故障时皮带输送机的正常工作。其工作任务有通过皮带行走速度与驱动装置输出速度比较，通过数据的差值判断是否存在超速和打滑现象，控制中心根据运算结论来来控制驱动装置的转速或进行安全保护操作。单独的皮带输送机均可实现堆煤保护、跑偏保护、温度保护、速度保护、烟雾保护等安全动作，并配有拉线急停装置，极大的提高了系统安全性和稳定性，保证了系统正常工作。

4 展望

随着煤矿工业的发展，煤矿生产设备、运输设备、辅助设备也越来越自动化、智能化、网络化，现场操作人员工作也将被远程控制人员所取代，未来的煤矿生产工作将更加高效、安全。PLC 技术将广泛的应用在煤矿领域，并随着微机技术的发展而不断进步。

参考文献：

[1]基于金矿提升运输设备机电控制的关键技术研究[J].张新涛. 山东工业技术.2016（20）

[2]浅谈煤矿辅助运输设备的合理选用[J].李振星.能源与节能. 2017（04）

[3]基于PLC控制的交流变频调速电牵引采煤机[J].符如康，王太续.煤矿机电.2007（02）

作者简介：陈帅（1989.01），男，汉族，机电技术员，毕业于安徽大学，电气工程及其自动化专业，主要从事煤矿提升运输设备自动控制工作。