任博
平凉天元煤电化有限公司，甘肃平凉 744000
摘要：我国当前经济发展迅速，而煤矿产业在社会经济体系建设中一直深受国家重视，煤矿压风机作为矿山机械主要设备，在工人作业期间肩负重任，是提供新鲜空气的关键。本文主要从PLC角度出发，探索煤矿压风机自动控制系统和具体应用，为今后煤矿作业提供可靠技术支撑，保障矿井作业的安全性和可靠性，以及促进煤矿压风机自动系统地进一步完善与发展。
关键词：PLC；煤矿；压风机自动控制系统；应用
PLC的全称叫“可编程逻辑控制器”，是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，采用的是一种可编程存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。对于煤矿压风机自动控制系统实现了参数采集、数据上传、有效自动控制等操作一体化，为矿井作业安全保障拉紧了第一道防线。
一、浅析基于PLC下的煤矿压风机自动控制系统
从科技角度来说，PLC是一种先进的信息技术程序，是机械设备装置上安装的标准STEP7软件，其中具备一系列设计完整的信息参数，是借助相关编程软件MICRO/WIN等实现编辑与操作，通过功能切FB/FC、组织块OB、数字快DB等功能对应用程序进行编写的有效科技手段。
在PLC中，西门子S7——200PLC是系统的中心组成部分，主要功能是控制场地，且包含多功能模块和人机界面，在具体实施操作的过程中能有效实现因时性和因地性。PLC控制柜的重点零件有空气开关、接线端子、避雷装置、触摸屏、模拟量拓展快等等，这是促进便捷操作和及时监控的优化措施。PLC传感器是对在作业过程中实时物理量的收集，只不过在具体工作过程中还是需要借助场地传感器同步进行，PLC传感器所输出的电流标号是4mA-20mA，向外传送信号依靠于RVVP二线电缆，并且PLC控制柜在压风机自动控制系统中实现了信号接收的分类化。PLC控制柜接收分类化的实现一方面促进了管道流量、管道内压强、排气温度与压力等的全面监控，另一方面完善了实时监测数据的存档操作，对于报警信息查询和数据处理有着积极作用，在一定程度上展现出了煤矿行业的自动化和智能化[1]。
二、煤矿压风机自动控制系统工作原理研究
（一）煤矿压风机的工作原理
压风机又称空气压缩机，其工作原理是电机通过联轴器或者带轮带动主轴转动，让主轴上的齿轮带动从动轮齿轮从相反方向同步旋转，并让啮合转子跟随转动而使机壳与转子之间形成一个完整空间，从而让气体在进入空间后被压缩在被转子输送出去，使整体形成一个完整的空气压缩传送过程。在气体进入空间被转子压缩传送的过程中，机壳的另一边会形成一个新的空间，这一空间是另一部分新气体的压缩与传送，整个这两部分之间的操作实现了鼓风目的，也就是压风机全部的工作原理。煤矿行业压风机主要是应用压缩空气与风动力功能，而工业生产制造中常用螺杆式空气压风机，有着高效率、低损失、强实用性等优点。
（二）煤矿压风机自动控制系统工作原理
在以往的煤矿工作中，压风机控制系统一般采用的是就地、就近人工控制模式，是水系统冷却方式实现的启停，并且是两级排气和水冷活塞模式，这种形式的压风机控制系统排气压力模拟表只有一级或者二级。在实际的煤矿施工作业过程中，压风机以风包压力为基础的启停操作过程十分复杂，对设备以及人工的损耗非常大，工人经常因此倍感疲倦，同时压风机房噪音大、温度高，十分影响工人的作业质量和效率。除此之外，空气的压缩质量、效率也颇受影响，管理运行时间不仅不方便且维修率较高，从安全角度来说有一定的危险隐患[2]。
三、基于PLC的煤矿压风机自动控制系统应用研究
（一）浅析PLC编程传感器作用
从煤矿行业施工作业角度研究，施工过程中实时物理量的采集需要借助场地传感器和RVVP二线电缆，RVVP二线电缆主要功能是向外传输信号，接下来需要借助PLC控制柜达到信号接收分类化目的。在这一过程中，电流、电量、电功率、温度等关键要素都是基于PLC程序下的关键内容，传感器的安装区域划分有以下几种：1.一台压力传感器与温度传感器装置于一级、二级气缸中，能够达到实时有效监测压力参数和环境湿度、温度即可；2.检测设备与综合电量的启停传感器装置于供电电路中，要达到有效监测和采集机电电压、电流、功率、输出频率等数据的要求，并且同时要保障实现集分站RS485接口与RS485总线的连接；3.压风机齿轮油泵排油管与总管口出口部位要安装压力传感器，并且要把冷水器与风包间压力传感器设计达标，从而实现分管压力和压风机油压的实时掌控。
（二）压风机自动控制系统对PLC的运用
煤矿行业实际生产制造过程中，压风机无法直接地实现数据运行有效显示，也不能直接保障工人作业的安全生产，但是PLC程序可帮助矿井作业从技术根源上提高安全可靠性。煤矿压风机自动控制系统对PLC程序的运用主要体现在生产开采作业过程中对风机的运行管理，数据实时检测和有效采集，促进风机自动控制系统各项参数的标准安全上下限值管理，进一步实现检测数据的数字化处理和有效输出。与此同时，基于PLC程序的煤矿压风机自动控制系统在处理或转换相应不同程度的报警信息时，可以有效促进煤矿行业矿井下的综合检测技术开发和拓展，在保障安全方面提供坚实基础[3]。
（三）PLC控制柜的应用
前文有提到PLC程序所用是西门子S7——200PLC核心，主要功能是控制场地，且包含多功能模块和人机界面，在具体实施操作的过程中能有效实现因时性和因地性选择。其中模块化结构采用了Profibus等软件配置，属于上级计算机之间使用通信接口的方式进行信息对话，拥有技术的可行性和配置优化等优势，并且对压风机的保护和数据划分有了自动控制能力。PLC控制柜在前文中也有相应介绍，它主要实现了对设备状态的实时监控和用户使用便捷，同时触摸屏让操作人员对参数的查询、数据的采集等实现了高效率利用，参数标准设定修改也实现了就地控制目的，提高了矿井作业的高效性目标。
结语：综上所述，基于PLC的煤矿压风机自动控制系统提高了矿井作业的安全性和可靠性。与传统煤矿压风机控制系统相对比来说，PLC基础上的自动控制系统更为先进，保障了数据分析、上传、故障预警、自动控制的及时性和一体化，为煤矿领域数字信息化发展奠定了良好基础。同时，PLC等相关技术的应用促进了煤矿行业的智能化和自动化进程推动，让煤矿企业机电装置有了更为广阔的发展前景。
参考文献：
[1]吕瑞腾.查守华，基于PLC的煤矿压风机自动控制系统研究与应用[J].山东工业技术，2017,0(17)
[2]王静.基于PLC的矿井通风控制系统设计[J].数字技术与应用，2016,0(1)
[3]刘海荣.选煤厂集中控制系统的研究与应用[D].内蒙古科技大学，2020.