煤礦機電設備控制中PLC 技術的應用研究

張 倩

（三門峽職業技術學院，河南三門峽 472000）

0 引言

煤礦生產的機械化程度不斷提高，各種機電設備的使用提高煤礦開采的效率，減輕人員的勞動負擔，利用PLC 技術對煤礦機電設備進行控制，相比較傳統的控制方式，優勢明顯，在提高設備運行效率，降低運行能耗的同時，也可以及時發現煤礦生產中存在的安全隱患，保證煤礦生產安全。

1 PLC 技術的特點

PLC 具有幾個非常鮮明的特點。①編程簡單，使用方便。PLC 中使用的編程語言是邏輯圖、梯形圖或者語句表等簡明語言，不需要用到計算機知識，系統開發周期短、現場調試簡單，可以實現程序的在線調整，在保持硬件不變的情況下，方便對控制程序進行修改；②性價比高。PLC 具備極強的功能，可以實現復雜控制，與同類型繼電器相比，性價比更高，而且能夠結合通信網實現集中管理和分散控制；③適應性強。經過長期發展，PLC 產品已經基本實現系列化、標準化和模塊化，能夠為用戶提供各種各樣的硬件設施，使得用戶可以根據實際需求進行靈活選擇和配置，組建規模和功能各異的系統[1]，PLC 本身的帶負載能力強，可以直接驅動小型交流接觸器和電磁閥；④可靠性高。傳統繼電控制系統采用的多是時間繼電器或者中間繼電器，觸點接觸不良很容易引發故障，在PLC中，繼電器被軟件程序取代，只需要保留少數與輸入輸出相關的硬件即可，可靠性更高。同時，在PLC 中，應用大量硬件及軟件抗干擾措施，使得他具備較強的抗干擾能力，能夠在電磁干擾強烈的工業生產現場直接使用。

2 PLC 技術在煤礦機電設備控制中的優勢

作為一種自動化控制系統，PLC 在最初的工程設計理念中，充分體現出便捷的特點，將其應用到煤礦機電設備控制中，可以切實保證設備的穩定可靠運行[2]，而且控制的靈活性更強。PLC 在煤礦機電設備控制中的優勢主要體現在幾個方面：①操作便利。煤礦生產中的機電設備多，不同設備有不同的控制要求，控制中如果采用PLC 技術，則控制的難度會大大降低，對于操作人員的專業水平的要求也會隨之下降，在這種情況下，操作人員不需要做出任何改變，就可以運用自身掌握的專業技術，對PLC 系統中的各種參數進行調整，以PLC 梯形圖技術為例，能夠依照既定流程，進行機電設備的操作和控制，與其他控制技術相比，操作更加簡單便捷；②成本低廉。PLC 技術在實際應用中的成本較低，因為其本身具備較高的集成度，在運行過程中，只需要配合相應的外接體系就可以保證控制功能的發揮，與繼電器控制相比，PLC 技術本身的成本雖然相對較高，但是性能更加全面，通過合理應用，可以對煤礦機電設備控制系統的整體結構進行簡化，從而降低機電設備的使用成本[3]。不僅如此，PLC技術的應用，還能夠以網絡為支撐，實現信息的互動與交流，為煤礦機電控制系統的構建和完善提供良好支撐；③技術安全。經過較長時間的發展，PLC 技術的硬件設施配套十分完善，相比較傳統技術有著更加明顯的優勢，而且其安全性更好，將其應用到煤礦機電設備控制中，能夠在保證控制效果的同時，提升機電控制的安全性。

3 PLC 技術在煤礦機電設備控制中的應用

3.1 應用原理

3.1.1 輸入采樣

輸入采樣強調對相關信息的輸入，一般都會采用掃描儀來提高輸入的效率，將掃描得到的數據存儲在相關設備中，然后再進行出傳輸。當煤礦機電設備運行中需要用到相應的數據時，PLC 掃描系統工作，通過對系統內部的掃描來實現機電設備的有效控制，以此來保證控制的隨機性和有效性，在這個過程中必須確保數據的真實性、全面性和及時性，做好合理分類，同時不能對掃描數據做出任何更改，要求其必須與實際數據保持高度吻合[4]。

3.1.2 程序執行

在數據信息輸入采樣完成后，還需要進入梯形圖模式進行掃描，這個過程要求依照自上而下、從左到右的順序開展邏輯計算，形成完善的計算機網絡掃描數據，以此為參考，對區域內的程序進行更新。在程序執行過程中，必須保證在1 個掃描周期內輸入采樣數據不會發生任何變化，將輸入點控制在原本的狀態，避免因為輸入點或者數據的變化而引發操作漏洞，對于得到的執行結果，同樣不能進行改變。

3.1.3 輸出刷新

輸出刷新是操作的最終環節，對上述2 個環節處理結果的總結分析，形成相應的結論，然后將結論以數據信息的模式進行輸出，確保其他系統能夠以此為基礎，執行相應的操作指令。必須切實保證信息傳輸的通暢性，保證操作指令的真實有效，同時要求其必須能夠及時傳遞，以此來提升機電設備控制的效果[5]。

3.2 具體應用

3.2.1 在提升機中的應用

將PLC 技術應用到提升機控制中，能夠切實保證其運行安全。提升機是聯系地面與井下的主要途徑，也是煤礦運輸系統中的核心環節，運行質量會直接影響煤礦的生產安全。傳統煤礦提升機采用的控制系統多是繼電器控制，作業效率低，設備使用周期短，需要手動操作。PLC 技術的應用，不僅可以提升機操控的精度，也能夠幫助工作人員動態監測機械設備的實際運行狀態，一旦發現異常，設置在提升機中的感應裝置會立即將異常信息反饋給控制中心，發出相應的聲光報警，提醒操作人員注意的同時，也會立即執行預先設定好的應急程序來實現安全停車，從而減少提升機運行中的安全隱患。

3.2.2 在絞車中的應用

PLC 技術在絞車控制中的應用主要體現在運行方向控制，通過設置具有針對性的技術設備，能夠完成絞車開關狀態和不同狀態發生次數的統計分析，如果檢測到絞車啟動按鈕于較短的時間內出現反復變化，則會通過相應的計數設備來對其他計數設備進行調節，通過開關與絞車上方熔碰的方式來加大吸附力，推動絞車向上移動。反之，如果檢測到絞車啟動按鈕在相應時間段內的狀態變化較少，則開關會與絞車下方熔碰，推動絞車向下移動。

3.2.3 在運輸機系統中的應用

傳統技術條件下，煤礦井下膠帶運輸系統的操控方式多為人工操作，如果需要將運行中的膠帶停止，操作人員會通過對液壓機械中油壓的調控來實現閘瓦和制動片的接觸，通過增加膠帶運輸機摩擦力的方式，實現設備停車。這種方法雖然有效，但是因為摩擦力的存在，制定過程中制動片會產生大量熱能，可能會對煤礦運輸以及操作人員的人身安全造成威脅，而且會導致機械設備的嚴重磨損，影響其使用壽命。與之相比，PLC 技術在膠帶運輸機系統中的應用，能夠通過控制系統來實現對運輸機制動片的實時監測工作，在設備停車的過程中，配合間歇式控制手段來減少熱量的產生，不僅保證制動的有效性，減少制動作業中的安全隱患，同時也能夠減少設備磨損問題，延長設備的使用壽命。

3.2.4 在風門監控中的應用

礦井系統中，風門是巷道內部氣體實現內外交換的關鍵渠道，能夠將煤礦開采中產生的有毒有害氣體和粉塵輸送到地面，以此來保證巷道內部和礦井的良好通風，其運行效果對于礦井生產安全意義重大。以往煤礦生產中，風門的控制多數是依靠人工進行，但是因為井下負壓的存在，人工進行風門調控不僅難度大，還容易造成風門的損壞，對煤礦井下通風安全造成威脅。PLC 技術的應用，可以通過在風門位置安裝紅外感應裝置的方式，實現對風門位置人車通行狀況的實時監測，當感應到有車輛需要通過風門時，紅外裝置會將收集到的信息傳輸到PLC 控制中心，由控制中心控制相關執行單元，操控風門啟動，而等到車輛完全通過后，在確認安全的情況下，控制系統會再次控制執行單元關閉風門。通過這樣的方式，風門控制的效率和安全性可以得到極大提高，也能夠實現控制的自動化[6]。

3.2.5 在安全系統中的應用

在煤礦生產中，安全系統的重要性不言而喻，因為煤礦開采深度較大，人員疏散難度大，一旦發生安全事故，將會引發極其嚴重的后果。對原本的煤礦生產安全管理模式進行分析，雖然安全問題備受重視，但是無論是機械設備而還是檢測系統，都比較簡單，得到的各類管理信息不夠全面和精準，也就無法為煤礦安全管理提供可靠支撐。PLC 技術的應用，能夠顯著提升煤礦安全管理系統的運行效果，配合感應裝置和探測系統，管理人員能夠實時掌握井下情況，而在感應到異常后，系統會自動報警，并將報警信息傳輸到控制中心，以此來保證安全監管的實時性，還能夠對一些人工控制難度較大的環節進行有效處理，保證安全管控的效果。

3.3 注意事項

（1）應該充分了解煤礦的實際運行情況，對其機電設備的類型、性能以及運行管理狀況等進行詳細分析，找出其中存在的不足和問題，采取有效措施來保證PLC 技術的應用效果。

（2）應該進一步提升作業人員的專業素質，配合定期培訓和考核，確保技術人員能夠熟練掌握PLC 設備的操作方法，預防不規范操作可能引發的問題，同時還應該促進其實踐應用能力的提升，避免出現空有理論而實踐能力不足的情況。

（3）應該重視對于煤礦機電設備的日常維護工作，構建起全面且具有針對性的檢查機制，做好機電設備運行狀況的跟蹤管理，以此來強化PLC 技術的應用效果。

4 結語

將PLC 技術應用到煤礦機電設備控制中，能夠實現對煤礦生產各個環節的整合，形成完善統一的控制系統，在提升煤礦生產效率的同時，還能夠對井下作業的環境進行改善，保證煤礦生產安全。在煤礦發展中，管理人員應該充分重視PLC 技術的應用，做好深入研究，將PLC 技術普及到煤礦生產的各個領域，為礦井的現代化和信息化建設注入新的活力。