PLC控制技術在井下皮帶運輸中的應用

[摘 要]根據實際的運輸情況和要求，為了確保安全生產和提高生產效率，煤礦井下皮帶運輸中將采用PLC取代原有的繼電控制。文章簡要介紹了PLC及其在煤礦井下皮帶運輸中功能的實現，對PLC系統的構成和工作原理進行詳細分析，并闡述了PLC在煤礦井下皮帶運輸中的應用，并對皮帶運輸自動控制系統發展前景進行了展望。

[關鍵詞]PLC；煤礦；皮帶運輸；電氣制動

中圖分類號：TD634.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）48-0350-01

煤礦皮帶運輸機是煤礦的主要設備之一，皮帶運輸系統是煤礦生產中最常用的系統。隨著科技的不斷發展，軟件工程技術的不斷進步，煤礦皮帶運輸系統也在不斷地適應著社會的發展，通過引進先進的技術，煤礦皮帶運輸系統由“工人值守”變為“無人值守”，機械化、系統化的廣泛應用，對煤礦開采運輸技術提出了更高的要求。煤礦皮帶運輸系統的全方位的自動化系統應該把網絡、監控與多媒體等融為一體，其中最為重要的是監控系統中的監管系統，本文主要描述了當前PLC技術在煤礦皮帶運輸系統中的應用研究，主要結合SCADA系統中的調控技術來對整個煤礦皮帶運輸系統進行監視監控和信息收集匯總，進而保證整個系統的正常運行，保證煤礦開采到的原煤經濟高效、安全可靠。

1 PLC概述

PLC全稱可編程邏輯控制器，是一種采用數字運算操作的控制系統，是專門為工業環境而設計的。PLC控制系統主要由地面控制中心和井下皮帶運輸分站組成，其中地面控制中心的核心是綜合操作臺，對整個控制系統進行操作和控制袁其主要工作方式有兩種，一種是自動控制，由控制中心的操作臺向控制器發出控制信號，控制器在接收信號之后根據指令完成一系列皮帶運輸機的開機、運轉和停止等工作，且自動控制能夠實現對井下設備的實時監控，包括對電機三相電流、功率、瓦斯濃度以及運行狀態的監控，并將各設備的運行數據及時反饋給控制中心，以便控制中心能夠及時發現運行設備的故障，保證生產的順利進行和安全生產。而另一種控制則是手動控制，手動控制實際上是自動控制的補充，在自動控制出現電力故障等問題時，能夠手動操作設備，對設備的突發狀況進行處理。井下皮帶運輸控制分站是執行控制中心發出指令的終端控制器，控制分站在接收到控制中心的指令后，根據指令來控制皮帶運輸機做出相應的動作，完成井下運輸工作。井下有很多條皮帶運輸機，這些皮帶運輸機都是通過PLC控制系統的通信接口連接到礦井的控制網中，由控制網將各條皮帶運輸機的運行狀況傳送到控制中心，再由控制中心將收集起來的數據進行處理，從而實現整個礦井皮帶運輸的自動化控制。

2 皮帶運輸機PLC控制系統構成分析

2.1 地面控制中心

地面控制中心的核心構成為綜合操作平臺，其處于中央控制室中。通常而言，系統控制中心同井下控制點之間有著較大距離間隔，因此為確保監控工作合理有效，多選用上位機對設備運行進行遠程監控，其常見操作方式可分為自動操作與人工操作兩種。

a）自動操作。這種控制方法是通過操作平臺編輯發送控制指令到PLc系統，PLC系統接收命令后依據預設信息實現對運輸機開關的控制，同時系統還可自動監測反饋設備運行的各項數據，如輸出功率、三相電流等，從而對設備運行狀態進行判定，實現故障的及時定位與處理.

b）人工操作。這種操作方式是自控操作的臨時補充。系統控制人員在自控失靈的情況下可依據操作平臺所展現的設備運行狀態，對設備進行遠程控制，從而保障遠程操控長時問不間斷運行。

2.2 井下運輸機分站

運輸機井下分站的關鍵組成構件為可編程控制器（PLC），其借由調控運輸機可對井下整個運輸過程實施控制。位于井下不同位置的運輸機分站借由PLC系統中的通訊模塊可同井下以太網相連，并將其監測到的信息數據實時傳輸至地表控制中心，從而構成完整的監控體系，便于地表工作人員對井下生產運輸井下遠程控制。

3 PLC控制技術在井下皮帶運輸中的實際應用。

在煤礦企業應用中，首先需要設定好皮帶運輸程序，四臺啟動柜會將常開點串接在合閘回路當中，但合閘回路是由啟動柜自保點構成。通過合閘之后的真空斷路器輔助接點把運行信號返回到PLC當中。啟動柜出現故障后，主要表現為預定時間內信號返回點的準時傳達。當故障出現時，故障的信息通過主電機操作臺顯現出來。工作人員能夠方便處理，其他設備能夠通過減速器、三相電流以及繞組溫度進行分站處理，起車之前要先預警，對皮帶的檢測進行沿線控制，正常的保護能夠決定主電機的信號輸出點，確保正常啟動，總體上來看PLC技術的應用在皮帶運輸過程中起到了十分積極的作用，具體有以下幾點表現。

3.1 PLC在皮帶運輸中的應用

（1）PLC技術在皮帶運輸過程中的運行方式

電動機以均轉速和均轉矩、1+單機、2+單機這四種主要方式運行，運行速度分別小于2.5m/s、1.8m/s、0.63m/s，運行及速度的狀況是由03XZK以及給定方式進行確定的，當1JA處于手動狀態時，速度是有內外控制電位器決定的，但是速度保持在限制范圍內，處于自動控制的狀態時，運行的速度則是由運行時的狀態決定的，速度值可以被任意設置。

（2）PLC技術在皮帶運輸過程中勻轉速和勻轉矩中的應用

煤礦在井下進行皮帶運輸過程中，勻轉矩和勻轉速的運行都是通過1+單機運行的方式。其中，勻轉矩在系統調節過程中采用的定積分器和速度調節器都是共用的，因為速度調節器在輸出的定值上還存在一定的差異，所以，在電機的電流反饋強度相同的情況下，傳統的電流值和直流就是相等的。運行過程中，電機其實屬于串聯，電極之間的額定磁通相同。假設電機之間的電樞電流也是相同的，轉矩就是相等的，形成了勻轉矩。系統處于勻轉矩的時候，要想達到最滿意的精度，必須將1+電動機設定成雙閉環的系統，2+電動機只是電流環跟隨系統，電機的出力雖然相同，但運行速度一定不同。endprint

3.2 PLC應用于皮帶運輸的表現

（1）操作人性化

同傳統系統相比，PLC系統的操作方式發生了變化，更加人性化、PLC技術應用過程中應用了兩種操作方式，分別是自動操作和手動操作，而且這兩種方式是可以自由切換的，不需要任何輔助條件。用戶購買了PLC技術之后，只需要按照說明書進行正常的使用就可以了，通過少量接線和簡易程序設定，就能夠靈活地控制實際生產，在方便了操作人員的同時，充分體現了科技的人性化。

（2）控制高效化

PLC技術對整個煤炭的運輸過程都可以起到控制和監督的作用，對系統當中的各個開關都進行有效的控制，工作人員結合實際的工作需要，選擇性地開啟設備，實現PLC技術的系統管理功能，減少資源的浪費，提升整體的工作質量。

（3）自我控制化

根據PLC技術自身的特點，為煤炭運輸工作提出了很多合理的解決辦法，對于煤礦皮帶的運輸不良現象做出了很多改善。最主要的表現就是自我的診斷以及及時的報警，這兩個方面對皮帶運輸系統做出了全面的檢測，在發生故障時候能夠及時預警。

4 皮帶運輸自動控制系統發展前景

如今礦產企業為擺脫現實困擾，全部挑選先進技術進行技術創新，以達到提高礦產效率、節省能源消耗、保證煤礦產量的目的。實施自動化控制能將運行效率和負荷能力保持平衡，防止出現低負荷工作的情況，在很大程度上延長設備利用時間，降低設備損耗程度，防止空轉過度帶來能量大量消耗，減少開支。同時自動化控制系統具有一定的防護作用，能保證設備運行安全，及時發現故障并加以解決。隨著科學技術的發展，皮帶運輸自動化控制系統不斷更新和完善，逐漸表現出廣泛應用的趨勢和應用前景。系統的更新和發展將主要集中在：

a）中樞處理速度提升。電腦技術與材料領域進步提升中心處理器的性能，確保信息快速處理；

b）系統增加接口數量，更好地進行軟件分析和處理，保證網絡聯系與信息分享；

c）精細傳感器，提升其信息數據搜集性能，確保信息的有效性與真實性，提高設備運行效率。

5 結語

皮帶運輸機作為煤礦井下開采運輸所不可缺少的關鍵核心設備，直接擔負著生產安全和煤炭高效運輸等重大職責。特別是近年來隨著中國現代化進程不斷加速，煤炭需求量日益增大，對于井下皮帶運輸機控制系統的性能提出了更高要求。PLC控制技術作為新型自動化控制手段，將其應用到井下皮帶運輸機中能大幅提升設備運行的效率與可靠性，從而為礦山開采的高效、安全開展提供有力保障。

作者簡介

張澤（1990-，山西運城人，助理工程師，現供職于神東煤炭集團柳塔煤礦，研究方向為皮帶運輸。endprint