探究PLC在煤礦電氣自動化過程中的應用

朱珠

中煤陜西榆林大海則煤業有限公司 陜西榆林 719000

1 PLC技術的含義

可編程控制器是一項復雜的技術。一般來說，它是電子數字數據處理系統中不可或缺的部分。本系統采用基于程序設計的操作系統，與其他控制技術相比，具有以下優點：技術的可擴展性強；該系統具有較強的自診斷能力，可在設備本身或周圍發生故障時，采用PLC軟件進行故障診斷。如果系統仍然存在錯誤，接收會更方便。本系統采用PLC控制技術對控制器進行選型，在維修和更換配件時提供一定的舒適性。該系統還具有PLC處理功能。如果在生產過程中需要改變工藝，可以根據實際情況重新編制工藝方案，以達到較好的效果，大大節約成本，縮短生產周期。工藝和設備流程的明顯改進，對提高生產效率起到了積極作用。具體工作原理如下。①輸入采樣。PLC通過掃描收集需讀入的數據和狀態，然后儲存到相應的映象區單元。采樣結束后，PLC可執行用戶程序并進行刷新。此階段可任意輸入數據。②程序執行。PLC按照梯形圖程序的順序，自上而下、從左到右執行用戶程序。程序執行中，根據程序運算指令，通過邏輯運算或其他運算計算結果，存入相應內部繼電器，然后刷新對應狀態，確定是否需要執行相關指令。③輸出刷新。掃描結束后，PLC 開始輸出刷新。CPU根據映象區的狀態和具體數據，鎖存所有輸出電路，然后輸出驅動外部程序。以上步驟是PLC工作的一個周期。PLC運行中，將重復執行上述步驟

2 PLC控制器與煤礦電氣生產自動化優勢

初步的PLC設計，只需輸入少量數據，使得結構體現了精煉和簡化的特點。降低了運行過程中發生安全事故的可能性。可持續穩定運行的PLC系統，由于其結構和運行狀態的穩定性，使其維護管理具有一定的優越性，大大減少了工作量，既有效地提高了系統的利用率，又減少了投資。

2.1 穩定性強，抗干擾能力好

PLC技術廣泛地應用于電氣自動化過程中，提高了整個系統的可靠性。同時，PLC的硬件具備自我檢測功能，可及時發現運行故障，并進行報警。大的公司通常會把PLC技術引入生產，進入生產系統，能有效減少故障，提高生產效率。

2.2 功能強大，維護簡單

可編程控制器的PLC技術在理論和實踐上都比較先進，可以滿足煤礦自動化生產的需要。在操作和邏輯數據處理上，能較好地適應現代煤礦自動化生產。存儲器邏輯PLC外接少，接口簡單；可在線上進行PLC控制，廣泛用于小批量生產。與傳統自動化系統相比，可編程控制器的能量利用降低了能源生產成本。

2.3 語言編程簡單

作為工業控制計算機，PLC語言編程相對簡單，主要采用梯形圖語言，有利于PLC技術的普及。

3 特點

3.1 實用性強

PLC技術是從理論和實踐上發展起來的，能滿足煤礦自動化的要求，在數據和邏輯處理上實用，適合于目前的瓦斯自動化礦井。實踐中，主要基于內存邏輯，少外接線路，接口方便。電氣自動化控制系統的實用性強，各工廠的生產規模和生產要求各不相同[1]。發電廠電氣自動控制系統靈活實用，可以根據需要進行調整，在一定程度上提高了數字化程度，增加了控制的靈活性，經過實踐證明，該系統能夠滿足煤炭生產自動化的要求，在操作與邏輯數據處理等方面，也易于適應現代煤炭生產的要求。存儲器邏輯PLC外接少，接口簡單，可在線上進行PLC控制，可以廣泛用于小批量生產。而且采用PLC技術可以降低能源生產成本。

3.2 便捷

可編程序控制具有便攜性，其設計結構智能、簡單，效率高，最重要的是易于控制，相對于常規控制，優點十分突出。很多控制器的結構非常復雜，不利于人工操作，對井下作業人員也十分不利。而且，可編程控制系統在計算機語言中的應用是比較初級的，就像大多數人能夠理解的那樣，這也意味著它的維護成本低，生產周期較短，在具體的維護過程中很難實現。促進了煤礦生產中自動化控制的加強和各種問題的減少。

4 PLC技術在電氣自動化控制應用的發展趨勢

在工作環境相對復雜的區域，傳統人工控制方法不僅危險系數大、成本高，而且工作效率無法滿足現代化生產的要求。近年來，PLC技術廣泛應用于電氣自動化控制領域，很好地解決了該問題，為企業創造了效益。

5 PLC技術在煤礦機電控制中的應用

5.1 PLC技術在提升機中的應用

分析了煤礦開采的具體情況，認為單純利用傳統的杠桿作用是不能滿足當前需要的，PLC技術也逐漸進入人們的視野，為老式吊車的改造提供了發展機會，在改造過程中起到了積極的作用，通過合理應用PLC技術，PLC技術已經成為煤礦運輸系統的核心。舊型吊車的改造主要是通過高性能渦輪機變頻器和程序控制變頻器：

（1）對需要存放在舊型吊車中的諸如直流電動機等提升設備進行固定存放。試驗中，若零件能連續使用，無需更換，可節省轉換成本，避免浪費。

（2）根據目前情況，銷毀舊平臺，有意義地組織新操作平臺，明確過渡狀態，合理增加部分設備，可以促進舊系統的改造，快速設計新系統，直接作用是安裝新系統后無法立即啟動。它要求調試循環[2]。在此期間，如發生影響新系統正常運行的問題，可暫時更換舊系統，以便繼續開展有關工作。一般來說，逗留時間取決于環境。

為了保持高層次人才的長期穩定，必須從體制改革中選擇合適的技術人才，這對體制改革具有重要的積極意義。既能嚴格控制改造質量，又便于事故后的維修。為了了解傳感器在記錄和跟蹤測量參數過程中的正常工作狀態，對傳感器進行了在線送電測試，并通過PLC進行在線調試，縮短了測試時間和測試次數，提高了測試效率。據此，進一步簡化了工作。

5.2 PLC在帶式輸送機上的應用

在交通系統中，PLC有著舉足輕重的地位。采用PLC技術設計輸煤系統，能有效提高輸煤效率，避免輸煤過程中浪費能源。在傳輸帶上分析的內容主要包括信號和信號系統。它由工控機、人機界面、可編程邏輯等組成。控制式煤層采煤環境惡劣，電磁干擾強，PLC界面配置靈活，穩定性高，適應環境能力強，是目前煤礦開采的主要優勢。工作人員對PLC的主要任務應該進行詳細分析，對地面的信號進行采集，通過大數據技術進行物理運算，可以為設備的運行提供足夠的數據支撐。本系統的主要目的是正確地分析基本信號，在此基礎上進行合理的計算，從而為設備的正常運行奠定基礎。軟件包括PLC、工控機等模擬量輸入模塊。評價是分析的基礎，也是控制碳泄漏的理論依據。

5.3 三相異步電機在PLC中的應用

PLC發動機的三相異步控制主要采用軟件控制。可編程控制器控制技術的優點是保證發動機安全，可編程控制器三相異步電機控制系統主要包括兩個部分。主要存在以下兩方面內容。

一是控制三相異步電動機的傳感系統，最常用的尺寸是1.6英寸。中心的通信設備必須與觸摸屏相連，以保證工作效率。在工作時，三相異步電動機的功能會發生變化，可編程控制器會根據具體變化來調整傳感器畫面的應用形式。若觸摸屏可能發生故障，就會根據顯示界面對平臺進行分析，如三相異步電機觸摸屏控制面板還包括指示燈，作為運行平臺，如網絡故障圖像和設備。控制室等與傳統屏幕相比，觸摸屏具有許多優點，應該是節約的。可編程控制器限制更大[3]。電網故障圖是故障分析的基礎，它能實時監測三相異步電動機的運行狀態。如果發現操作問題，首先由程序員進行反饋；針對具體的故障，進行維修計劃，為維修人員提供更有價值的參考。

三相異步電動機能正常工作，這也是PLC的一個重要職責。具有不同性能的三相異步電動機有許多不同的電路。可在所有線路上進行全面的PLC調試，這將有助于進一步控制泄漏。PLC可以保證內部控制信息在網絡中及時輸入，作為再編程的依據。在實時控制方面，著重研究了三相異步電機內部系統的調試技術，如全聯機調試、命令分析詳細表達表、連接線I/O和梯形圖等，以保證設備運行的最高可靠性。內部系統與網絡交互的建立，提高了通信模塊與內部系統的連接，使 PLC具有無線功能，不需要傳統的管理方式，就能對內部系統進行有效的遠程管理，保證設備在控制范圍內運行的高效穩定。當第一個設備處于停機狀態時，第二個設備會在5S之后停機，這對時間管理的準確性很重要。

5.4 主扇風機的PLC應用

主扇風機是礦井重要的生產設備。有手動和自動兩種類型之分。為確保所采取措施的安全，必須滿足合理化和標準化的要求；以分析為基礎的自動化方式，其工作原理是：工業計算機首先發出相應的指令，然后接受 PLC和空氣。用 PLC掃描 PLC的輸入點，用可編程序控制器比較數據和報警閾值，讀出氣體調節器和溫度計的測量信號，以及輸入信號，如沼氣濃度、振動等。超出報警閾值時，自動啟動相應的裝置。

5.5 PLC技術在主排水泵中的應用

PLC技術的主要任務是對排氣泵進行保護和控制，可以實現遠程通信和監控。由于系統運行效率相對穩定，不會有大的缺陷，即保護裝置功能強，具有手動檢測功能，即使PLC系統不工作，水泵仍可正常工作。PLC系統還具備故障復位、界面切換以及系統巡查等功能。

5.6 設備集中控制的PLC應用

針對煤炭企業的實際情況，確定PLC主要用于控制系統，具體內容包括利用PLC對煤礦設備進行集中控制，并結合全機械化生產過程的實際情況。該控制系統可以通過多種途徑實現集中控制，既能保證生產過程的安全性，又能對生產效率產生積極影響，有利于降低生產成本。集中式PLC系統在碳篩系統中也有廣泛的應用。主站在建設PLC系統時，還需設置多個PLC層，主站通過PLC控制各站之間的通訊。對CO2測量裝置進行集中控制；中間控制系統的控制功能是停止碳量，啟動碳量，監測各操作參數的性能和狀態。

5.7 在排水系統中的應用

排水管網調整不當，會嚴重影響礦井的正常運行，甚至造成損失。井下排水系統是煤礦開采中能耗最大的設備，傳統的排水系統自動化程度較低，不能及時對系統進行響應，不能完全滿足安全生產的需要，因此，在相關研究中提出，應用PLC技術，實現工作面和地下水探測系統的相互適應和配合，保證安全生產，使整個系統可以通過三種方式控制，與排水系統兼容。

5.8 PLC在煤礦膠帶機集中控制系統中的應用

礦井帶式輸送機集中控制系統也是煤礦自動化電氣系統的一個重要組成部分。這一體系直接依賴于井底作業質量。煤礦帶式輸送機集中控制系統共有兩個部分組成，一個是分車間的控制系統，另一個是儲煤裝車作業系統。在集控系統的設計上，系統需要兩種控制方式的支持，并根據現場作業人員的實際需求，結合煤礦工作面情況，靈活選擇管理方式。中心控制器出現故障時，局部控制系統能及時自動切換，從而保證了帶式輸送機在工作狀態下的穩定運行，保證了有效的控制功能。

5.9 在通風系統中的應用

風機在整個煤礦工作的使用過程中，應及時抽走井底產生的各種有害氣體，并將新鮮空氣注入井底，這對于改善煤礦作業條件，保證相關作業人員的安全具有重要意義。通風機控制系統是當前的重點工作。由于PLC支持的多信號輸入受到相關因素的影響，會造成PLC出現小概率的停機或失敗，造成不可逆的負面影響。因此，必須支持PLC技術，采用靈活的預留策略，合理安排風機控制系統。基于PLC的技術功能，分類系統和裝煤系統將作為作戰準備，作為PLC控制中的以太網控制模塊，在先進機器的支持下，可在交換機和車間設備之間建立交互式連接，以確保PLC控制功能的可靠性并可以進行集中控制。

6 結語

綜上所述，分析了PLC技術的具體應用，說明合理使用PLC技術在維護系統穩定、減少設備誤差、有效控制生產成本等方面起到了一定的作用，進而可以促進電子自動化的可持續發展。煤礦自動化生產中，PLC技術不僅表現出了良好的經濟性能，而且具備較高的可靠度。PLC技術在煤炭提升機、運輸機、排水泵及設備集中控制等方面應用效果良好，提升了安全生產效率，降低了設備維護費用，提高了經濟效益。隨著科技的不斷發展，PLC技術將廣泛應用于煤礦自動化生產。