关于PLC 技术在煤矿机电系统中应用的探讨

2019-11-29王保峰

商品与质量 2019年32期

王保峰

平顶山天安煤业香山矿有限公司河南平顶山 467047

1 PLC 控制原理

1.1 采样输入环节

PlC 控制系统为了实现控制功能，需要通过传感装置采集到控制机构的具体状态，是实现自动控制首先需要解决的问题。传感装置输入状态信息进入到PLC 的模拟量输入端子，经过工程量转换后形成可以控制的数值。内部的CPU 会对控制系统内的所有传感装置进行扫描，把采集到的数据进行输入然后存储在I/O 映像区间中，等待着控制程序的调用。采样输入环节单独存在的，不会受到控制环节的影响，但直接影响着控制精度，需要保证输入数据的准确性。

1.2 程序执行环节

根据具体的控制要求，在主程序中会调用不同的子程序，为了更为直观的体现出控制过程，一般都会配套使用显示装置，可以把控制状态、采集的数据和具体的执行情况，更为直观地反应给操作人员。调用采集到的数值进行计算，通过对多种数值的计算和逻辑处理，采用多种控制算法，则会形成控制输出的数据。值得注意的是，必须要保证数值和采样环节的一致性，避免输入错误的控制数据和指令，从而对煤炭安全生产造成影响[1]。

1.3 控制输出环节

控制程序执行完成后就会转入到输出环节，PLC 控制器会不断刷新控制逻辑和数值，执行机构会控制控制逻辑进行动作，输出的控制数据也会决定着控制对象的行程和开度。控制可以通过模拟量输出端或开关量输出端口完成，随着通信技术不断完善，很多执行机构都集成了开放性的通信端口，可以实现与PLC 控制器的通信，控制数据也可以通过通信方式来完成。很多PLC 还集成了互联网通信端口，使得PLC 的组网性能和控制能力得到进一步提升，为组建起大范围的工控网创造条件。

2 PLC 技术在煤矿机电系统应用分析

2.1 PLC 控制技术在绞车系统中的应用

煤矿生产中多采用绞车装置来实现提升作业，PLC 控制技术已经在绞车系统中得到了大量的应用，提高了绞车系统的控制性能。绞车控制系统主要由于高压主回路、控制回路、运行速度检测电路、行程检测电路等构成，还配置了高清的人机显示界面。PLC控制系统可以准确地采集绞车系统的运行参数，根据生产需要控制好绞车的上提、下放速度，可以避免绞车运行过程中受到更大的冲击力，PLC 控制系统可以绞车机械特性输入速度提高频率，经过效率控制单元判断出能量的再生能力。把采集数据采集间隔设置在50ms，准确录入碰开关在该时间内的频率，采集到的数据信息会输入到PLC 数据库中，通过控制程序的调用转变为控制信号，可以更为准确的控制绞车的运行速度。对绞车运行方向的控制，需要在特定时间内来累加和存储开关敲击频次，比如，在5s的时间内，接触开关总共产生了2 次变化，如绞车的上部位置碰到接触开关时，形成向上方向的推力从而把绞车运行方向转变为向上运行。相反，如果开关只出现了1 次变化，绞车下部位置碰到接触开关生成控制命令，使绞车的向下方运行。如果绞车装置在超负载情况下运行，PLC 控制器则会形成报警信号，通过人机界面发出超负载警报，由操作人员进行及时的控制[2]。

2.2 井下风门监控系统的应用

煤矿井下风门可以把巷道内的浑浊空气排放出来，并吸入新鲜的空气，降低巷道内瓦斯浓度，对于保证煤矿安全生产发挥出重要作用，必须保证风门处于正常的位置。传统的控制方式中，需要操作人员手动调节风门开度来控制巷道的通风，由于矿井中存在着负压，控制起来存在着较大的难度，如果操作不当会出现风门损坏的问题。采用PLC 控制系统之后，可以利用红外传感装置来对风门两侧巷道进行监测，识别判断巷道中是否有车辆通过。当检测到有车辆经过风门，PLC 控制会向控件机构发出控制命令，从而使风门处于开启状态。可以更好地保证风门控制的准确性，避免开关风门引起安全事故，可以避免人为操作失误，实现对风门控制的自动化。PLC 监测控制系统还可以配置巷道空气质量传感装置，当巷道内瓦斯浓度超过标准，控制系统则会及时发出报警信息，自动控制巷道不同风门的开闭，启动排风装置把危险气体排出到矿井外。

2.3 提升系统的应用

提升机是实现煤炭运输的关键设备，原来的控制方式是有用交流接触器和继电器等电气元件来进行控制，由于操作十分频繁，很多电气元件使用寿命都比较短，控制效率也无法提升。把PLC控制技术引入到提升系统中，可以更好地提高提升机的控制精度，安装的传感装置可以实时监测提升机的运行状态。如果提升机存在运行故障，会及时向操作人员发出报警信号。PLC 控制技术应用，可以实现提升机速度的自动控制，还可以根据煤炭运输情况进行制动控制。进一步提高了提升机运行可靠性，可以及时发现运行故障，采取有效的措施对故障进行处理。还可以进行停车制动控制[3]。先进的PLC 监测控制系统保证了提升机的可靠运行，提高了控制精准性和故障处理的及时性。把控制系统应用到外接电路中，可以实现对罐笼和箕斗的匀速运行、抓升等控制，可以实时检测输入信号是否正常，不存在异常情况则会解除制动，存在故障则会停止行车。

2.4 胶带运输机系统应用

煤炭开采使用的胶带运输机原来采用人工控制方式，停止运输时需要调整液压系统的输出压力，让闸瓦可以更好地与制动片产生接触，使制动阻力变大而使机械停止运转。该种制动办法会由于摩擦产生较大的热量，对煤矿带来很大的安全隐患。利用PLC 监测控制技术可以实现对制动片工作状态的监测，利用间歇式制动的办法，避免制动过程中形成火花。