以PLC為為基礎的采煤機控制系統分析

摘 要：采煤機結構復雜、功能豐富，集機械、電氣和液壓為一體，所以體積龐大，必須做好控制。此外，人一般在環境適宜、土地平坦的地方采煤，而在氣候、地形環境惡劣的地方往往利用采煤機，采煤機常年在惡劣環境下工作，難免出現故障，也會導致采煤工作停滯不前，經濟損失也較大。再加上采煤機的結構、組成不斷優化，其內部的構造變得更加復雜、精密，所以導致故障產生的原因也增多，不能及時查處問題就會阻礙采煤機工作的效率，因此，采煤機PLC控制系統必須發揮作用、解決問題。本文分析了PLC控制系統構成、工作原理以及它的功能，為采煤機PLC 控制系統提出了改進意見，以期完善采煤機控制系統，提升采煤機的安全性、可靠性。

關鍵詞：采煤機;PLC控制系統;系統構成

一、采煤機產生故障的原因

（一）惡劣環境對采煤機控制系統的影響

煤炭生產中，采煤機極易受煤炭和矸石的載荷沖擊，使得內部結構、設備零件超負荷運轉，長此以往將斷裂、損壞，采煤機也難以運轉，嚴重阻礙采煤效率，給采煤人員及企業帶來嚴重的損失。同時，在采煤時，礦井內的煤塵、粉塵往往較多，使得采煤機內外均受粉塵影響，也對采煤人員的身體健康造成危害。據此，必須采用以PLC和變頻器結合的新工作模式代替傳統的、以接觸器為主的控制系統。

（二）電磁干擾對控制系統的影響

由于電磁現象，在采煤機工作時會產生不可避免的電磁干擾，采煤機內部系統發出傳輸信號時，在電磁區域內的信號會受到電磁現象的影響，進而信號減弱，甚至被中斷。如今，電磁現象對信號的干擾受到了采煤業的重視。

電磁干擾分為傳導干擾與輻射干擾，這兩種干擾阻礙采煤機的正常運營。采煤機通過內部控制系統對整個設備進行控制，從而保證在礦井采煤的安全與效率。所以，可靠、正確的信號對于上述工作至關重要。如果不能采取有效措施實現抗干擾，那采煤機的危險度也將提升。所以，電磁干擾問題亟待解決。

二、采煤機PLC控制系統的構成與工作原理分析

（一）PLC控制系統的構成分析

采煤機PLC控制系統結構復雜，主要有四個部分：控制器、數顯觸摸屏、變頻器和信號通信傳輸共享技術。這四個部門同時工作才能控制好采煤機其他部分，例如截割電機、牽引電機和油泵電機的工作，都是需要控制系統各部分協調運轉才能實現的，經過控制系統的指引與控制，牽引電機、油泵電機才能運行得更加可靠，為采煤機帶來精確的運營效果。

（二）PLC控制系統的工作原理分析

1、PCL控制系統的工作原理非常簡單，簡而言之就是通過控制系統四部門的工作，實現采煤機及時啟動、及時停止，實現采煤機其他部分的正常運作，例如實現牽引電機左、右快速牽引;實現油泵電機順利上升、下降;控制左、右截割電機的恒功率動作保護等。

2、采煤機PLC控制系統中的截割電機的組成較為簡單，一般包括固定減速器和搖臂兩部分。截割電機的工作原理為：電機端盤上的截齒先在煤層中割出適當寬度的截縫，使得落煤自由面刷齊煤壁清潔工作面。

3、牽引電機內部有一個特殊的手動調速機構，還伴有回零機構，能夠對電機進行保護。

三、采煤機PLC控制系統的功能概述

采煤機PLC控制系統主要是將這種以PLC和變頻器結合的新工作模式代替傳統的、以接觸器為主的控制系統，提升控制的精確性與效率。同時，這種新的控制系統能夠適應惡劣的自然環境，不會受到外部環境的影響，能夠推進采煤機持續、妥善運行。

采煤機PLC控制系統的功能，具體來說，它能夠使得主令操作控制的軟接線網絡和操作臺之間形成持續、穩定的信息傳輸。此外，還能夠監測整個電控系統的運營情況，發現問題就立即發出報警信號，工作人員也能及時檢修、及時處理。最后，該系統還能幫助采煤機精確停車，使得采煤機更加智能化、自動化，安全性能大大提升。

四、采煤機PLC控制系統的配置分析

（一）硬件配置

PLC控制系統的四個主要設備基本都是安裝在采煤機電控箱中的， 電控箱內除了有上述四個設備，一般還配有多路電源組件，各硬件能夠根據采煤機司機發出的指令進行操作，還能觀測出采煤機各電機當前的電流和溫度等實時參數，運用科學的算法對采煤機進行妥善的控制，保護采煤機內部各器械不受磨損。

（二）軟件配置

在軟件配置上，PLC控制系統包括主程序，子程序，中斷程序三個程序。主程序起到把控全局的作用，其指令按順序在CPU 每個掃描周期執行一次。子程序主要負責整個系統每個環節的運行，也可以說是在控制采煤機每時每刻的行程，能給采煤機的自動時速、手動時速度進行限定。中斷程序是一個挽救系統，能夠制止危險，是整個系統的最后保護傘。如果子程序設置的時速度有誤，中斷程序便能通過高速計數器測得在此段時間內的編碼脈沖數，獲得電機的實際轉速。同時還能運用科學算法獲取手動給定的加速度，如果加速度大于最大限定值，此時中斷程序就會發揮作用，停止電機繼續運轉，立即制止電機的轉速在極短時間變化過大、電流急速上升的危險情況發生，更能避免電機燒毀的危險。

五、結語

改革開放以來，我國積極發展工業，所需的能源越來越多，對自然資源的開采也逐年加劇。煤炭現在仍是我國的重要能源資源，全國范圍內的煤炭開采工程也不計其數，但是煤炭開采危險程度高，礦難還時有發生，給煤炭行業的工人的人身安全帶來嚴重威脅，有些礦井的工人還不慎死亡。所以，煤礦開采的安全化、高效化是煤炭行業發展的必經之路和必然趨勢。而采煤機能夠實現煤礦大規模開采，減少安全事故發生。本文從制約采煤機發展的原因入手，分析了以PLC為基礎的采煤機控制系統建設方案，以期革除如今制約采煤機發展的弊端，推動采煤機不斷更新、發展，最終使得煤炭開采的產量與效率得到提升，實現能源資源的科學開采、合理開采、安全開采。

參考文獻：

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作者簡介：

陳晨，出生年月：1991.3，性別：男，民族：滿族，籍貫：貴州遵義，前職務：技術員，當前職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：電氣控制.