刘志正
(淮北矿业集团许疃煤矿，安徽亳州 233529)
摘要：浅析PLC控制技术在煤矿机电自动化控制改造中的应用。
关键词：煤矿；PLC技术；自动化改造
引言:近年来，软件编程、信息、网络、自动控制、光学及机械技术等已在煤矿机电控制中发挥了重要作用，进而为PLC技术的应用提供了扩展的空间。它的应用，能提高机电控制的系统化、网络化与智能化水平，改善安全生产环境和减轻劳动强度，又能增加生产能力，提高安全保护能力。这也取代了传统的控制技术，进而为企业带来巨大的经济效益。
1.PLC技术的结构与工作原理
①含义。PLC技术的定义在多种不同的研究领域中也大不相同，在实际运用中，能实现和多种不同系统的有效组合。同时技术本身在实际的运行过程中也存在着明显优势。比如抗干扰能力非常强悍，能保持良好的数据传输，使用既灵活又方便。在煤矿，PLC技术是应用在可用数字操作的系统，且又能实现编程的一种逻辑控制器。它可通过编程实现存储的功能。能存储包括算数、计时、排序等一系列指令在内的内容。当接收到指令时采用多种方式的输入和输出加以控制，以达到对不同程序的控制。PLC技术在煤矿应用取代了以往的继电器控制设备，使庞大的系统简单化了，各连线之间的触点多，所增加的不稳定性被消除了，使用寿命得以延长。②结构。PLC在内部结构上，主要由编程器、电源、输入单元、输出单元、存储器(只读存储器ROM、随机存储存储器RAM)及中央处理器(CPU)等部分组成。PLC中的CPU包括通用、单片机及双极位片微处理器。存储器则分为系统ROM、用户ROM、系统RAM等四种类型。输入单元的主要作用在于转换输入电路电平，将输入电路电平转化为PLC正常工作时需要的标准化电平，以保证PLC系统可正常发挥处理的作用。在输入电路中通常安装有隔离装置，即光耦合器，且PLC系统多应用相似输入电路，常会出现外部噪声干扰和输入触点无规律抖动。为减少噪声干扰及抖动，则需将RC(滤波装置)安装于输入电路中。③工作原理。PLC系统在发挥控制作用时，依据的扫描方式为循环式，其扫描环节包括内部处理、系统通信、系统程序执行、系统程序命令输出及系统停止运转环节。而内部处理环节的工作模式为检查CPU模块与定时器是否正常；通信环节则负责传输与响应PLC命令；输入环节中PLC将会采样读取输入端通断状态，同时在寄存器中存入信息映像；进入执行环节后PLC便会按照由上到下的顺序完成扫描，之后按字句执行程序执行系统设定的程序，于是会及时将电路隔断并控制机电停止运转。
2.PLC技术在机电控制中的思路
为实现PLC在煤矿中的机电控制，并能正常运转运用时应遵循以下控制思路：①要分析被控设备的运行工艺条件与具体控制要求（动作顺序、动作条件及连锁保护等）。了解机电设备操作方式能否与PLC控制程序相符（手动操作、自动操作等）。根据被控的功能要求，合理选择PLC类型。再者考虑选择PLC中的输出扩展接口。②根据生产工艺画出控制系统工作循环图表，并明确标示控制动作发生的具体顺序和条件，可将控制状态流程描绘出。对梯形图则应根据循环图表与动态流程进行适当调整，避免出现误动。③调试PLC程序时，应遵循先局部后整体的原则，若需应用多个控制程序，则先完成分段调试，之后再对整控制程序调试。要按照PLC程序的设计顺序依次完成控制台现场施工，经调试后方可联机整体调试，确定调试结果可满足控制要求后及时编制PLC技术文件，以长期使用。
3.PLC技术在煤矿机电改造中的应用
1）运用PLC对老式提升机改造。通过PLC对老式提升机改造，提升机直流主电机和机械部分可保留，使用可编程的控制器和大功率的晶闸管变流器对原有继电器改造。步骤：①为安装新操作台的方便，可将原有的操作台整体搬移，改造中仍以旧系统运行。②为给新老系统的转换提供便利，电枢回路上置入新老系统转换刀闸。制动润滑油泵上，使用多路航空式插头转换。调试新系统时老系统可共存，以作备用，也可永久保存。③安装时严格控制质量，选择熟练工参与维护操作，以为调试后转到正常运行与维护创建有利条件。④为减少调试新系统的时间，对各机械润滑的制动系统状态、行程、井筒开关位置等要检测，安装完传感器后在线送电测试，参数校准。每部分持续运行过程要在计算机里逐步检验，确保系统能无误切换。⑤装卸系统完成后运用老系统提升，还需由新系统里的控制器对提升机器装卸载站进行系统控制。通过联合控制模式，可一次性推动装卸载和提升信号的系统控制投入成功，降低调试工作量。2）运用PLC实现井下风门的自动启闭。井下风门的启闭多为人工控制，在负压比较大时，风门启闭操作费力，且易引起风门损坏。利用PLC技术，可以通过红外传感设备对进出车辆动态检测，通过可编程控制器实现对其启闭自控，这可有效保证车辆运行的安全性和可靠性，并降低了运行成本。风门的开启压强一般为30～50Kg，多在风门上设置一比较小的窗口平衡两边压强。通过红外线传感设备对车辆的进出检测，开启时将控制信号传送到二位五通双控电磁阀，之后将会向系统供气。活塞带动行走向外运动，风门小窗将开启，只有达到预设位置时将不会继续运动，随后风门再开启。反向运动先关闭小窗，随后关闭风门。3）运用PLC改造胶带运输机。运输机中KZP系列盘式可控制动装置，由液压站、制动装置和电控系统组成。制动装置通过闸瓦与制动盘摩擦产生制动力矩，借助液压站的调节作用改变制动力。KZP系列盘式可控制动装置安装PLC后，利用电动机的输出轴和速度传感器密切控制胶带的各项监控数据，可编程控制器进行数据检测显示。当所测数据大于正常运行设定值时，可编程控制器能自动减小供电电流，控制制动系统油压，实现胶带减速；当所测数据小于正常运行设定值时，可编程控制器能自动增大供电电流，打开闸瓦，利用动态可控运行机制，保证胶带输送机一直处在正常化运行状态。4）运用PLC实现井下排水自动控制。井下排水系统，运用PLC可实现自动化控制。PLC控制系统中包括电磁阀、视频控制装置、通讯系统、传感器和PLC控制器等。该系统分为地面控制和井下控制两个子系统。应用液位、温度、压力和真空式传感器。在监测水位中可同时分析多个传感器的探测结果，保证子系统能向地面控制系统传递信息。结合上位机技术和以太网结构，在以太网的交换机接口上安装RJ45型接头，采用双绞线。在分配IP地址时采用同一网段设计PLC和上位机的IP地址。控制网络通信传输协议为TCP/IP协议，选择适宜的交换机以适应电气总线与高速光学组合，形成网络拓扑结构。根据运行需要对模块扩展。PLC系统操作可为检修、手动、近控、远控及设计程序自动化控制方式。对多台泵控制时，依据的指标为耗电量与涌水量。系统能根据水位实时监测结果，调整泵工作时间，显示水泵运行参数（控制流程图见图1）。
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结束语：近年来PLC技术的应用越来强，在自动化控制领域成为首选。它不但能提升机电控制的自动化水平，且能带来较好的经济效益。对此，运用PLC技术实现煤矿机电控制系统改造是最好的良机。
参考文献：
[1]谭章禄，等.面向智慧矿山的综合调度指挥集成平台的设计与应用研究[J].中国煤炭，2014(9)：59-63.
[2]田海英.PLC技术在矿山机电控制方面的应用[J].工程技术，2015，3：188，190.