PLC自動控制系統及其在礦井皮帶運輸中的應用研究

王九洲

（神華寧夏煤業集團有限責任公司，寧夏 銀川 750011）

PLC自動控制系統及其在礦井皮帶運輸中的應用研究

王九洲

（神華寧夏煤業集團有限責任公司，寧夏 銀川 750011）

國煤礦皮帶運輸系統在實際的煤礦運輸工作中已經顯示出了一定的缺點與不足,如不及時的對其進行革新與發展,將很難繼續為煤礦生產提供優質的運輸服務"鑒于此,有關煤礦工作人員應積極的對PCL技術進行認識與了解,將PCL技術應用到煤礦皮帶運輸系統中去,通過新技術新方法的運用,推進煤礦皮帶運輸系統的自動化提高對煤礦皮帶運輸系統的管理與控制最大限度的提升煤礦皮帶運輸系統的工作能力,推進我國煤礦企業的長足發展。

自動控制；皮帶運輸；工作效率；PLC技術；保護功能；控制功能；系統集成

0 引言

帶式輸送裝置在煤礦生產中已得到了廣泛應用，但是其啟動電流大、傳動效率低、功率不平衡、無功環流損耗大、老化速度快等問題也日益突出，不但給企業帶來了很大的經濟損耗，同時對煤礦的安全生產造成了嚴重的威脅，直接影響煤礦工人的人身安全。隨著計算機科學和自動化技術的發展，皮帶機自動化系統的應用也越來越廣泛，它利用電力電子技術、電力器件制作工藝及自動控制技術，組成一套完整的自動控制系統，不僅能夠有效降低皮帶和液力耦合器的直接磨損和維護成本，延長皮帶機使用壽命，提高企業經濟效益；還可以提高煤礦生產的穩定性和安全性，有效避免安全事故的發生，保障企業的財產和員工的人身安全。

1 PLC控制系統組成

PLC全稱可編程邏輯控制器，是一種采用數字運算操作的控制系統，是專門為工業環境而設計的。PLC控制系統主要由地面控制中心和井下皮帶運輸分站組成，其中地面控制中心的核心是綜合操作臺，對整個控制系統進行操作和控制，其主要工作方式有兩種，一種是自動控制，由控制中心的操作臺向控制器發出控制信號，控制器在接收信號之后根據指令完成一系列皮帶運輸機的開機、運轉和停止等工作，且自動控制能夠實現對井下設備的實時監控，包括對電機三相電流、功率、瓦斯濃度以及運行狀態的監控，并將各設備的運行數據及時反饋給控制中心，以便控制中心能夠及時發現運行設備的故障，保證生產的順利進行和安全生產。

而另一種控制則是手動控制，手動控制實際上是自動控制的補充，在自動控制出現電力故障等問題時，能夠手動操作設備，對設備的突發狀況進行處理。

井下皮帶運輸控制分站是執行控制中心發出指令的終端控制器，控制分站在接收到控制中心的指令后，根據指令來控制皮帶運輸機做出相應的動作，完成井下運輸工作。井下有很多條皮帶運輸機，這些皮帶運輸機都是通過PLC控制系統的通信接口連接到礦井的控制網中，由控制網將各條皮帶運輸機的運行狀況傳送到控制中心，再由控制中心將收集起來的數據進行處理，從而實現整個礦井皮帶運輸的自動化控制。

2 皮帶PLC控制系統的功能

2.1 控制功能

PLC運輸系統能夠對井下的皮帶運輸進行較好的控制，包括自動控制和手動控制，當皮帶運輸機在運行過程中出現故障時，控制器會立即停止相應的皮帶運輸機，并將故障信息反饋給控制中心，待運輸機的故障被排除后，控制器才會重新開始皮帶運輸機的運轉，從而保證了皮帶運輸機的安全性。在正常運作時，工作人員只需將電控裝置上的起車按鈕按下，運輸系統就會按照已經編制好的自動控制程序來運行運輸機，并將運輸機的運行狀況通過信息傳送網傳送到控制中心，由控制中心對井下運輸進行整體控制。

2.2 保護功能

皮帶PLC運輸控制系統能夠實現對皮帶運輸的保護功能，首先是故障保護，對于運輸距離很長的皮帶在運行時往往會出現較多故障，因此在沿線設置了很多保護開關，利用故障地址的識別技術，能夠對沿線保護開關出現的閉鎖、跑偏等故障進行識別，并將故障地址和停機信號反饋給控制中心，由控制中心對出現問題的保護開關進行顯示和處理。其次是溫度保護，在皮帶運輸機運行期間，運輸機會產生較高的熱量，電機的溫度過高會對運輸機造成較大影響，導致電機出現故障。在PLC系統中，將熱電阻裝置在電機中，這樣就能將電流信號轉換成溫度信號顯示出來，以便工作人員對電機溫度進行監控，一旦電機溫度出現過高的狀況，可立即采取停車處理，以保護電機不會被高溫燒壞。最后是電流保護，當運輸機的電機通過電流過大時，過大的電流會將電機燒毀，因此在PLC系統中，增加了電流變送器，能夠將經過電機的電流信號顯示出來，當控制中心監測到電流大小超過額定電流后就可采取停車處理，以保護電機不被過大的電流燒毀。

3 PLC運輸控制系統的工作原理

以ST200型PLC控制器系統為例，來具體說明井下皮帶運輸自動控制系統的運作原理。此PLC控制器上有16個輸出點，24個輸入點，并且還配備了兩個輸入模塊和四個輸入模擬量以及一個擴展模塊，完全能夠滿足井下皮帶運輸的要求。由于礦井下的環境較為特殊，對電器線路、控制元件以及傳感器等要求比較嚴格，在進行運輸系統的安設時需要配備轉換電路和隔離電路。再者在進行系統裝配時無電位接點的24路開關信號需轉換成非安無電位接點進行輸出，其接點容量應為250V/5A，同時無電位接點的6路開關信號同樣需轉換成非安無電位接點進行輸出，其接點容量同樣是250V/5A。另外，在進行系統裝配時應注意PLC的輸出或輸入必須要有相應的隔離設施，一般隔離的數目都是12路，其接點容量也是250V/5A。

PLC的輸出點和輸出控制以及輸入點和輸出信號之間都是相互對應的，在將各個點分配好之后，按相關的系統配置要求，將裝置上的接點和通道分別分配給一個輸出信號和輸入信號，然后幾個信號共享一個輸出點，其各報警器與輸出點之間是并聯的關系，具體PLC控制系統的輸入或輸出配置可見表1。

表1 PLC系統輸入或輸出端口分配

硬件裝置都裝配好之后，就需要對控制程序進行編制，考慮到在各個設備的報警運行、故障保護以及安全性方面的問題，應選用梯形圖語言進行控制程序編制，同時皮帶運輸機之間運行的間隔時間應該裝置專門定時器來控制時間，當系統啟動之后，應先通過定時器進行控制，然后再依次將電機啟動。通過PLC控制系統能夠平衡皮帶運輸機的功率，使兩臺電機的電流信號不會相差太大，從而保證兩臺電機的運行速度均衡，當其中一臺電機的速度變慢時，控制系統就會開始對速度較慢即電流較小的那臺電機進行加速，以使兩臺電機的速度能夠均衡，保證運輸的順利進行，提高運輸原煤的運輸效率。隨著計算機技術的不斷發展，PLC控制系統的自動化水平也一定會越來越高，從而促進煤炭生產效率的提高，增加煤炭企業的經濟效益。

4 結束語

皮帶運輸機是煤礦開采中不可或缺的運輸設備，在整個煤礦生產中起著保證生產安全、高效的重要作用，隨著煤炭產業的不斷發展，皮帶運輸機也要不斷革新，利用自動化控制技術，提高運輸機的運輸效率，不斷增加煤礦井作業的科學技術含量，增強煤炭企業的發展實力，而這需要煤礦井工作人員的不斷努力探索和研究。

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王九洲（1988—），男，漢族，遼寧人，2010年畢業于中國礦業大學電氣工程與自動化專業，助理工程師，主要從事煤礦綜合自動化方面的工作。

鄧麗麗］