PLC技術在煤炭機電一體化控制中的作用

張建軍

【摘 要】目前，隨著我國煤炭行業在利用機電一體化技術改造舊設備和開發新產品方面做了較多的工作，同時獲得了明顯的效果。其已經使人們了解到應用機電一體化技術對發展煤礦機電產品，是實現高效安全的生產的主要方式。本文就對PLC技術在煤炭機電一體化控制中的作用進行深入探討。

【關鍵詞】機電一體化技術;煤礦機械;應用

20世紀70年代以后機電一體化技術在世界范圍內得到廣泛應用。隨著采礦業的迅速發展機電一體化技術在煤礦開采中也得到廣泛應用。機電一體化技術的應用不僅促進了煤礦開采工作的順利進行池在很大程度上促進了我國經濟的持續快速發展。

1、機電一體化技術的概念及意義

機電一體化技術通過電子技術完成機械設備自動化操作和信息化控制，提高了對機械設備的運用和管理能力。其具體的有效作用表現在以下三個方面：一是安裝維護簡單。由于使用的機械設備結合了電子技術，在安裝的過程中，可以根據具體的現場需要來調整電子設備中一些程序或整合一些基礎技術以滿足工作環境。另外，在機械設備運行過程中，電子設備會自動監視，當機械設備有故障出現時，工作人員能夠及時發現問題，并及時處理。二是技術靈敏性強。由于機電一體化技術的自動控制和靈敏監測的特性，它被應用在工業生產中的許多領域。三是自動化安全性高。機電一體化技術的靈敏監測特性（如自動報警等）提高了機械設備運行的安全性，減小了設備故障對生產的影響，它的自動控制特性也可以減少工作人員錯誤操作的機率。在煤礦生產中應用機電一體化技術具有很重要的積極意義。例如：煤礦井下的工作環境比較惡劣，但為了煤炭的安全開采，工人需要長時間的在井下工作，由于機電設備的故障、操作不規范等情況的發生，會很容易造成安全事故，威脅到工人的生命安全，應用機電一體化技術可以對井下各個生產環節進行自動化操作和有效監測，這樣既減少了工人的不規范操作也降低了工人的勞動強度，同時也能對各個生產環節出現的故障及時修復，保障煤炭的正常生產。

2、煤礦機電系統控制中PLC技術的作用

我國煤炭對于工業的發展具有十分重要的意義，提高煤炭的開采水平，可以促進我國煤炭行業的可持續發展，因此，在煤炭開采方面必須改善開采水平，引用先進的開采技術。機電系統控制主要是由多個部分組合而成，其主要包括機械控制技術、計算機技術以及計算機編程技術等，由此可見，機電系統控制技術具有較強的綜合性。在國際社會中，機械自動化的發展程度，也是考量一個國家的發展程度的重要指標。當前我國煤炭行業對機電一體化技術的應用，可以滿足市場對煤炭的需求，不僅可以有效提高安全生產，同時還大大提高了生產效率。PLC技術在煤礦生產中的應用，主要體現在以下幾個方面。

2.1提高煤礦生產的安全系數

用機械設備進行生產，在一定程度上就會減少對人工作業人員的需求。由于煤炭生產行業本身就是一種高危行業，因此，降低人員參與對于提高安全作業水平具有非常積極的意義。由于地下開采條件非常復雜，煤礦井內存在大量的粉塵和瓦斯，使用機電一體化技術，可以有效消除惡劣環境對人工作業的安全威脅，保證下井作業人員的人身安全，避免發生重大安全事故，影響生產順利進行。

2.2提高煤炭生產效率

機械設備作業相對于人工生產，在效率上大大提高。通過對機電一體化技術的應用，解放了勞動力，對于優化資源配置具有重要意義。機械工作過程中盡管會出現故障，但設備本身不會疲勞，因此，通過自動化技術加強保養，煤炭生產的效率將大大改善。

2.3提高煤礦企業經濟效益

人工成本是企業發展中需要考慮的重要方面，通過應用機電一體化技術，可以有效降低人員參與，減少人力成本。同時，通過提高生產效率，雙向提高煤礦企業的經濟效益。雖然前期投入可能會造成成本增加，但是隨著時間推移，設備優勢將逐漸體現出來，降低生產成本，促進煤礦效益提升。

3、機電一體化技術在煤礦機械中的主要應用

3.1機電一體化技術在提升機中的應用

礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備。全數字化交直流提升機，尤其是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一體，機械結構大大簡化，充分體現了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合應用。而全數字化提升機高度可靠，采用總線方式，大大簡化了電器安裝，此外，硬件配置簡單，互相兼容。“九五”期間，國產數字化直流提升機已成為煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化提升機，其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統，其性能先進、操作簡便、準確可靠。此外，我國還應用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。目前，最大裝機容量已達到5000kW，主、副井提升機可做到全自動化，不需要專門的絞車司機。

3.2機電一體化技術在采煤機中的應用

電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機械的一個典型應用。與液壓牽引采煤機相比，它具有一下特點：（1）良好的牽引特性，可以在采煤機前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發電制動，向電網反饋電能。（2）可用于大傾角煤層，牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1.6～2.0倍，所以電牽引采煤機可用在40°～50°傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。（3）運行可靠，使用壽命長，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨損外，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。（4）反應靈敏，動態特性好，電控系統能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。（5）結構簡單、效率高，電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只經一次轉換，效率可達99%，而液壓采煤機的效率只有65%-70%左右。經過近20年的研制開發，我國的電牽引采煤機已逐步走向成熟，為煤礦綜合機械化采煤生產技術的發展起到了積極的推動作用。

3.3機電一體化技術在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機由于長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點，已成為我國煤礦井下原煤輸送系統的主要運輸設備。因此，也是近幾年來的研究重點。目前主要推廣使用的機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置，是一種專門為煤礦或金屬礦的長距離皮帶運輸機設計的軟驅動裝置。它具有平滑起動運送大慣性載荷的特點。一條皮帶運輸機可以由一臺或幾臺CST驅動。從而解決了帶式輸送機的大運量、長距離的驅動難題。

3.4機電一體化技術在支護設備中的應用

液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面的支護設備，目前正向電液控制方向發展，將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。我國神華集團大柳塔礦采用的電液控制的支架，移架速度為6～8s/架，最快的移架速度達3s/架。電液控制裝置還可檢測支架的工作狀態。

4、結語

PLC技術已經廣泛應用于多個領域中，實踐證明其應用效率以及應用效果都極為滿意。在煤礦機電系統中引入PLC技術有利于保障煤礦安全生產，提高煤礦作業效率，其智能化的控制模塊改變了舊式控制系統的缺陷與弊端，極大推進了煤礦生產行業的發展。相信隨著技術的逐步完善與發展，PLC電頻控制技術也將變得更為全面和高效，并迎來更為廣闊的應用和發展前景。

參考文獻：

[1]韓海云.煤礦機電一體化技術的應用、管理及發展趨勢[J].中國高新技術企業，2015（22）：153-154.

（作者單位：開灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業分公司通風區）