尚立志

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1 PLC 技術概述

PLC 技術是英語“ProgrammableLogicController”的首字母縮寫，中文譯為“可編程控制器”，是一種電氣自動化控制裝置，IEC（國際電工委員會英文簡寫）將“PLC”定義為：在工業(yè)環(huán)境中使用的一種數(shù)字操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計。這種技術使用了可編程存儲器內(nèi)部儲存用戶設計的指令，用來實現(xiàn)一些較為特殊的功能，如：邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)、算術運算以及通過數(shù)字或模擬輸入/輸出來控制各種類型的機械及過程。在實際應用中，“PLC”可編程控制器及其相關的設備，都應該按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體以及易于擴充其功能的原則進行設計[1]。

在工業(yè)革命以后，PLC 技術發(fā)明以前，工業(yè)生產(chǎn)過程中，人們經(jīng)常利用繼電器、鼓式開關、紙帶閱讀器等機械或電氣式器件作為控制的元件，特別是繼電器，是人們進行控制最常用的一種器件。隨著科學技術的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模越來越大，對工業(yè)生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高，因此，人們對于控制系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高，傳統(tǒng)的“繼電器控制系統(tǒng)”，因其動作緩慢、可靠性差、體積大、壽命短以及設計制造周期較長、程序修改費時且無法進行人機對話等原因，越來越無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。在這樣的背景下，隨著計算機網(wǎng)絡信息技術的快速發(fā)展和廣泛普及，小型計算機逐漸被運用到開關控制系統(tǒng)當中，但這種控制系統(tǒng)存在著明顯的“大馬拉小車”現(xiàn)象，也不適應工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的實際需求。

2 PLC 技術的應用分析

2.1 壓風機自動控制的應用

煤礦壓風系統(tǒng)一般由大風量礦用壓風機、壓風管路、機械控制件、冷卻裝置以及空氣過濾系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成，當前大部分礦用壓風機都具備信息采集與信息遠傳功能，可以通過信息傳輸設備，將壓風機的啟停、加卸載、風量、壓力、溫度以及故障等信息傳送到相關數(shù)據(jù)接收設備，這為壓風系統(tǒng)的自動化控制奠定了硬件基礎。自動控制系統(tǒng)具有三種控制模式，手動控制便于設備檢修；集控模式實現(xiàn)一鍵啟停；自動控制模式則可實現(xiàn)系統(tǒng)全自動無人化運行，實現(xiàn)壓風系統(tǒng)運行成本的降低[2]。

自動控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多臺壓風機自動逐級啟動，滿足壓風系統(tǒng)風量風壓要求的基礎上，避免了壓風機頻繁啟動，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時有效降低壓風系統(tǒng)運行能耗。

自動控制系統(tǒng)對壓風系統(tǒng)受控設備精準控制，既能保障壓風系統(tǒng)的全周期在線，維持井下風壓穩(wěn)定，還能記錄壓風系統(tǒng)運行故障診斷信息，為壓風系統(tǒng)檢修提供依據(jù)，降低維護成本。

2.2 主皮帶提升機的應用

煤礦主皮帶提升機是礦井大型核心設備，控制系統(tǒng)過程復雜、負載變化范圍大、調(diào)速范圍寬。煤礦提升機傳動系統(tǒng)主要分為直流傳動系統(tǒng)和交流傳動系統(tǒng)兩類，其中交流傳動系統(tǒng)可分為變頻控制、非變頻控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，越來越多的煤礦提升機采用交交變頻、交直交變頻控制模式，實現(xiàn)提升電動機的四象限運行，根據(jù)控制指令進行正反轉(zhuǎn)、加減速控制。與傳統(tǒng)的直流調(diào)速提升系統(tǒng)相比，采用變頻控制的提升機體積、占地面積都大幅度減小、維護量少、動態(tài)響應快、調(diào)速范圍大、節(jié)能效果明顯。交直交變頻控制系統(tǒng)有輸出電壓諧波含量較低、轉(zhuǎn)矩脈動小、損耗小、調(diào)速精度高等諸多優(yōu)點?；诿旱V提升機，設計提升機變頻控制系統(tǒng)，采用雙三電平Back-to-Back 控制技術，實現(xiàn)對礦井提升機的變頻控制。PLC 控制器分布于主控、監(jiān)控以及閥控三個控制單元，其中主控PLC 單元用于實現(xiàn)對提升機的啟停、變頻控制以及故障處理；監(jiān)控PLC 單元用于實現(xiàn)對提升機運行狀態(tài)的實時監(jiān)控；閥控PLC 單元用于實現(xiàn)對提升機的液壓控制，提升機出現(xiàn)故障時，實現(xiàn)一級、二級液壓制動。為保證提升機變頻控制系統(tǒng)的安全性，由低壓開關柜2 控制安全回路。設計有一條硬件安全回路、兩條軟件安全回路。當提升變頻控制系統(tǒng)出現(xiàn)重度故障信號時，硬件安全回路立即斷開，兩條軟件安全回路檢測到硬件安全回路斷開后也立即動作，系統(tǒng)釋放所有控制命令，停止變頻器運行，對油泵系統(tǒng)進行緊急制動，同時斷開安全閥和KT 線圈。

2.3 刮板運輸機的應用

刮板輸送機為綜采三機的關鍵設備之一，負責工作面煤炭的運輸工作，為了實現(xiàn)煤炭的高效、安全開采，應當保證刮板輸送機運行的可靠性。系統(tǒng)初始化為監(jiān)測系統(tǒng)正常工作的基礎，當系統(tǒng)檢測到刮板鏈速大于1m/s，信號采集設備與通訊系統(tǒng)正常工作時，系統(tǒng)初始化完成，否則需對系統(tǒng)故障進行解決與處理。在刮板機正常運行期間，系統(tǒng)通過各傳感器單元實時采集刮板鏈速、電機輸出軸轉(zhuǎn)速、電機工作溫度、減速器內(nèi)潤滑油溫度與液位高度等信號，通過與系統(tǒng)內(nèi)的設定值比較，從而判斷刮板輸送機是否發(fā)生故障及故障類型與部位。當系統(tǒng)監(jiān)測到故障發(fā)生時，PLC 通過報警裝置，以警示燈閃爍與鳴笛的方式向工作人員發(fā)出警告，通過驅(qū)動單元控制刮板機減速停機[3]。

3 結語

煤礦資源已經(jīng)變成了最為重要的基礎能源。在現(xiàn)階段和未來很長一段時間內(nèi)都沒有辦法更好地發(fā)揮作用。如果能夠全面地對PLC 結構內(nèi)部的功能進行分析，自然能夠讓PLC 技術有效地滲透到煤礦機電設備中的各個領域中，最終才能夠更好地提升煤礦設備生產(chǎn)的效率。從目前發(fā)展的情況看，廣大PLC 技術已經(jīng)在使用的過程中有更大的市場潛能。專業(yè)的人員需要在第一時間對PLC 技術全面地研究和推廣，這在發(fā)展的過程中將會發(fā)揮重要的意義。