PLC技术在煤炭机电一体化控制中的作用

张建军

【摘 要】目前，随着我国煤炭行业在利用机电一体化技术改造旧设备和开发新产品方面做了较多的工作，同时获得了明显的效果。其已经使人们了解到应用机电一体化技术对发展煤矿机电产品，是实现高效安全的生产的主要方式。本文就对PLC技术在煤炭机电一体化控制中的作用进行深入探讨。

【关键词】机电一体化技术;煤矿机械;应用

20世纪70年代以后机电一体化技术在世界范围内得到广泛应用。随着采矿业的迅速发展机电一体化技术在煤矿开采中也得到广泛应用。机电一体化技术的应用不仅促进了煤矿开采工作的顺利进行池在很大程度上促进了我国经济的持续快速发展。

1、机电一体化技术的概念及意义

机电一体化技术通过电子技术完成机械设备自动化操作和信息化控制，提高了对机械设备的运用和管理能力。其具体的有效作用表现在以下三个方面：一是安装维护简单。由于使用的机械设备结合了电子技术，在安装的过程中，可以根据具体的现场需要来调整电子设备中一些程序或整合一些基础技术以满足工作环境。另外，在机械设备运行过程中，电子设备会自动监视，当机械设备有故障出现时，工作人员能够及时发现问题，并及时处理。二是技术灵敏性强。由于机电一体化技术的自动控制和灵敏监测的特性，它被应用在工业生产中的许多领域。三是自动化安全性高。机电一体化技术的灵敏监测特性（如自动报警等）提高了机械设备运行的安全性，减小了设备故障对生产的影响，它的自动控制特性也可以减少工作人员错误操作的机率。在煤矿生产中应用机电一体化技术具有很重要的积极意义。例如：煤矿井下的工作环境比较恶劣，但为了煤炭的安全开采，工人需要长时间的在井下工作，由于机电设备的故障、操作不规范等情况的发生，会很容易造成安全事故，威胁到工人的生命安全，应用机电一体化技术可以对井下各个生产环节进行自动化操作和有效监测，这样既减少了工人的不规范操作也降低了工人的劳动强度，同时也能对各个生产环节出现的故障及时修复，保障煤炭的正常生产。

2、煤矿机电系统控制中PLC技术的作用

我国煤炭对于工业的发展具有十分重要的意义，提高煤炭的开采水平，可以促进我国煤炭行业的可持续发展，因此，在煤炭开采方面必须改善开采水平，引用先进的开采技术。机电系统控制主要是由多个部分组合而成，其主要包括机械控制技术、计算机技术以及计算机编程技术等，由此可见，机电系统控制技术具有较强的综合性。在国际社会中，机械自动化的发展程度，也是考量一个国家的发展程度的重要指标。当前我国煤炭行业对机电一体化技术的应用，可以满足市场对煤炭的需求，不仅可以有效提高安全生产，同时还大大提高了生产效率。PLC技术在煤矿生产中的应用，主要体现在以下几个方面。

2.1提高煤矿生产的安全系数

用机械设备进行生产，在一定程度上就会减少对人工作业人员的需求。由于煤炭生产行业本身就是一种高危行业，因此，降低人员参与对于提高安全作业水平具有非常积极的意义。由于地下开采条件非常复杂，煤矿井内存在大量的粉尘和瓦斯，使用机电一体化技术，可以有效消除恶劣环境对人工作业的安全威胁，保证下井作业人员的人身安全，避免发生重大安全事故，影响生产顺利进行。

2.2提高煤炭生产效率

机械设备作业相对于人工生产，在效率上大大提高。通过对机电一体化技术的应用，解放了劳动力，对于优化资源配置具有重要意义。机械工作过程中尽管会出现故障，但设备本身不会疲劳，因此，通过自动化技术加强保养，煤炭生产的效率将大大改善。

2.3提高煤矿企业经济效益

人工成本是企业发展中需要考虑的重要方面，通过应用机电一体化技术，可以有效降低人员参与，减少人力成本。同时，通过提高生产效率，双向提高煤矿企业的经济效益。虽然前期投入可能会造成成本增加，但是随着时间推移，设备优势将逐渐体现出来，降低生产成本，促进煤矿效益提升。

3、机电一体化技术在煤矿机械中的主要应用

3.1机电一体化技术在提升机中的应用

矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备。全数字化交直流提升机，尤其是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一体，機械结构大大简化，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合应用。而全数字化提升机高度可靠，采用总线方式，大大简化了电器安装，此外，硬件配置简单，互相兼容。“九五”期间，国产数字化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机，其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统，其性能先进、操作简便、准确可靠。此外，我国还应用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。目前，最大装机容量已达到5000kW，主、副井提升机可做到全自动化，不需要专门的绞车司机。

3.2机电一体化技术在采煤机中的应用

电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机械的一个典型应用。与液压牵引采煤机相比，它具有一下特点：（1）良好的牵引特性，可以在采煤机前进时提供牵引力，使其克服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。（2）可用于大倾角煤层，牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6～2.0倍，所以电牵引采煤机可用在40°～50°倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。（3）运行可靠，使用寿命长，电牵引和液压牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。（4）反应灵敏，动态特性好，电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。（5）结构简单、效率高，电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻，电能转换为机械能只经一次转换，效率可达99%，而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。经过近20年的研制开发，我国的电牵引采煤机已逐步走向成熟，为煤矿综合机械化采煤生产技术的发展起到了积极的推动作用。

3.3机电一体化技术在带式输送机中的应用

带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点，已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此，也是近几年来的研究重点。目前主要推广使用的机、电、液一体化的CST可控软启动装置，是一种专门为煤矿或金属矿的长距离皮带运输机设计的软驱动装置。它具有平滑起动运送大惯性载荷的特点。一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。从而解决了带式输送机的大运量、长距离的驱动难题。

3.4机电一体化技术在支护设备中的应用

液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，目前正向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用的电液控制的支架，移架速度为6～8s/架，最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。

4、结语

PLC技术已经广泛应用于多个领域中，实践证明其应用效率以及应用效果都极为满意。在煤矿机电系统中引入PLC技术有利于保障煤矿安全生产，提高煤矿作业效率，其智能化的控制模块改变了旧式控制系统的缺陷与弊端，极大推进了煤矿生产行业的发展。相信随着技术的逐步完善与发展，PLC电频控制技术也将变得更为全面和高效，并迎来更为广阔的应用和发展前景。

参考文献：

[1]韩海云.煤矿机电一体化技术的应用、管理及发展趋势[J].中国高新技术企业，2015（22）：153-154.

（作者单位：开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司通风区）