煤礦機電控制中PLC技術應用探討

王登振 王棟 丁汝青

摘要：PLC，即可編程序控制器，是重要的自動化控制設備，具有抗干擾能力強、可靠性高、操作簡單方便、柔性好等優點，近年來隨著煤礦現代化的發展要求，機電控制中PLC技術應用也越來越廣泛。PLC技術代替了傳統的繼電器控制方式，并取得了優良的效益，本文通過對PLC技術在煤礦機電控制中的可行性進行研究，為PLC技術在煤礦機電系統中的應用提供可靠依據。

關鍵詞：煤礦機電控制； PLC技術；應用探討

煤礦機電對我國的經濟發展具有重要作用，推動著國民經濟中各行各業的發展，隨著煤礦機電技術的不斷進步，煤礦機電系統的安全性能也在不斷提高，系統的運行效率也有所進步。但是隨著信息技術的發展，煤礦機電的控制系統逐漸轉為以信息系統為載體的監控時代，其中，PLC技術運用到煤礦機電控制系統對煤礦機電控制的進步幫助很大，讓煤礦生產更加安全、高效，降低安全事故發生的概率，同時也為相關的實踐提供了理論依據。

1.PLC技術概述

PLC即可編程邏輯控制器，是一類可編程的存儲器，用于內部存儲程序、順序控制、執行邏輯運算、定時、算數和計數等面向用戶的指令，并且通過模擬式或數字輸入輸出來控制各種類型的機械或是生產過程。PLC的核心是微處理器，是數字運算操作的電子系統裝備，用于工業現場設計，是具備變成功能的存儲器進行內部的程序運算，在計算的基礎上通過順序操作和定時處理來向用戶發送指令，以達到控制機械生產的目的。

PLC的硬件結構和微型計算機相同，基本結構為電源、中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊等。PLC的電源在系統中起著十分重要的作用，是維持機械正常工作的基礎，因此，對PLC的電源設計制造也是十分重要的，交流電壓波動要在+10%左右的范圍內，要達到不采取其他措施也能將PLC直接連接到交流電網去的效果。中央處理器是PLC的控制中樞，按照PLC賦予的功能來接受并存儲用戶程序和數據，并且起到檢查電源、存儲器等的工作狀態和診斷用戶程序中語法錯誤的作用。中央處理器以掃描的方式來執行邏輯或算數運算，將結果輸入到I/O映象區或寄存器內，等用戶程序執行完畢后再將各輸出狀態傳送到相應的輸出裝置，以此循環。PLC的存儲器分為存放系統軟件的存儲器和存放應用軟件的存儲器，前者成為系統程序存儲器，后者稱為用戶程序存儲器。輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，輸出電路由輸出數據寄存器、中斷請求電路和選通電路集成，輸入接口電路作為PLC和現場控制的接口界面的輸入通道，輸出接口電路作為PLC通向現場輸出接口電路向外輸出的控制信號。PLC的功能模塊包括技術、定位等功能，通信模塊則是向外輸出信號。

2.PCL的優越性及工作原理

PLC采用模塊化組合結構，系統組合較為靈便，具有抗干擾性強、可靠性強、普及性和操作方便、編程語言簡單等優點，可以實現在線修改，具有柔性好的特點。在工業現象，PCL技術被廣泛應用于開關邏輯控制、機器人、自動裝置、閉環過程控制和機械設備的自動控制等。隨著煤礦現代化的發展，煤礦機電控制對于自動化的要求越來越高，PLC被越來越多的代替傳統繼電器控制，在實際的使用過程中取得了較好的經濟效益。

輸入采樣是PLC的基本環節，對于PLC的控制起到決定性效果。在進行輸入采樣時，掃描儀對于作業面進行掃描，將掃描數據儲存到記憶體中，可以被隨機傳輸到處理單元進行分析。無論后級階段如何進行操作，都沒法改變掃描所得數據，因為掃描采樣階段收集的數據是單獨存在的，所以在掃描采樣之后，要妥善保管記憶防止數據丟失。掃描數據完成采樣后，可以根據PLC使用梯形圖模式，以此來掃描用戶程序，根據計算的順序來進行掃描，確保掃描結果顯示在計算機上，這一階段要保證采樣數據的完整，以防系統產生的控制命令對變化的采樣數據產生影響，導致系統控制的漏洞出現。最后還要輸出刷新階段，讓控制系統總結收集的數據，以輸出得到的結果為依據來控制自動化設備。

3.使用PLC技術來控制煤礦機電系統

在煤礦機電系統的控制中，一般使用梯形圖來進行程序控制，這就給邏輯程序的發揮提供了便利。簡單的操作降低了維護難度，在不同集控控制系統中可以實現實時切換，讓系統運行靈活多樣。同時PLC還能實時監控煤礦機電系統的運行情況，包括系統的狀態、運行數據等，一旦出現影響正常生產的故障，監控系統就能及時發現并傳遞信息，相關人員就能夠及時進行處理，防止安全事故的發生，并為以后的維修提供數據基礎。

4.PCL技術在煤礦機電控制中的應用

4.1改善礦山提升機

利用PLC技術，可以很好地改善煤礦機電控中提升機的機械部分，利用相關技術，采取大功率晶閘管變流器和PLC控制來改變老舊提升機的原繼電器控制，在直流主電機的基礎上實現提升機的完善。首先可以整體搬移原有操作臺，為新操作臺創造條件，在此期間以原操作臺進行操作。在電樞回路上安裝新系統轉換刀閘，提升制動系統潤滑油泵控制，多采用航空插頭來進行新老系統交換，老系統嘗試在新系統調試期間同步運行，為日后留作備用。在安裝過程中要嚴格控制質量，通過全程參與的方式來進行調試，完成后轉入正常維護條件。為了縮短新系統的調試時間，對井筒位置開關、行程等都能進行電控監測，通過傳感器來校對每個測量參數，保證系統能夠準確實現切換。通過傳感回路中的電流閉環和速度，來確定閉環系統是否直接影響到系統穩定性，通過編碼輸出實驗哈電流環控制來確定動態參數，為系統的運行空載創造條件。

4.2井下風門自動啟閉

現在井下使用的風門大多是人工操作的，但是由于負壓較大，開門的操作力比較大，開啟和關閉比較不方便，容易損壞風門，影響風門特殊結構。但是根據風門的結構，利用PLC技術，由遠紅外傳感器來對車輛進行動態檢測，即保證車輛和行人安全，又節省人力。這項技術的關鍵在于先開窗口，后開門，風門的兩側空氣具有一定壓差，風門面積較大，開啟壓力有30-50kg，但是如果風門有比較小的開啟時，壓力就會銳減。為了減少開啟壓力，可以在風門上設置一個窗口，當風門需要開啟時，控制信號就會給二位五通雙控電磁閥傳送信息，電磁閥由此打開供氣位置，隨后汽缸的活塞帶動行走部門向外運動，就能夠打開風門上的小窗。

4.3空氣壓縮機群組的微機監控系統

將PLC為核心的空氣壓縮機群組微機監控系統來解決單片機或工業控制機為核心的空氣壓縮機微機監控系統，以數據測試來整機抗干擾力差值，完善空氣壓縮機運轉過程中的安全保護。空氣壓縮機作為煤礦生產的重要設備，其監控水平和保護技術水平如果不能達到國家規定的相關要求，就會出現故障率高、維護量大的現象。礦井采用的空氣壓縮機自動控制和微機控制技術不能滿足現代煤礦業發展的需要，因此需要利用新研制的空氣壓縮機群組微機監控系統來收集現場信號，送到PLC相關模塊，再由中央處理器進行處理，經由傳感器來顯示設備的工作狀態，以達到保護和集中控制等功能。

5.總結

PLC技術運用到煤礦機電控制系統中，可以有效改變煤礦機電系統中的劣勢，將系統中的各個控制功能結合起來，有機控制，實現各項設備的高效運轉。實踐證明，PLC技術可以最大限度地提高煤礦機電系統中各項功能的運轉，確保設備的穩定性，既滿足日常的生產需要，又能夠提高生產調度的效率，提高運行的靈活性和便利性，具備很強的操作性。

參考文獻：

[1]王榮華，張燕斌.PLC技術在礦山機電控制中應用研究[J].現代商貿工業，2011（06）：246-247

[2]任化冰.煤礦機電系統控制中PLC技術的應用分析[J].企業技術開發，2013，32（12）：81-82

[3]徐廷吉.探討提高煤礦機電設備PLC 控制系統穩定運行的措施[J].民營科技，2013，（2）.