關于PLC 技術在煤礦機電系統中應用的探討

王保峰

平頂山天安煤業香山礦有限公司 河南平頂山 467047

1 PLC 控制原理

1.1 采樣輸入環節

PlC 控制系統為了實現控制功能，需要通過傳感裝置采集到控制機構的具體狀態，是實現自動控制首先需要解決的問題。傳感裝置輸入狀態信息進入到PLC 的模擬量輸入端子，經過工程量轉換后形成可以控制的數值。內部的CPU 會對控制系統內的所有傳感裝置進行掃描，把采集到的數據進行輸入然后存儲在I/O 映像區間中，等待著控制程序的調用。采樣輸入環節單獨存在的，不會受到控制環節的影響，但直接影響著控制精度，需要保證輸入數據的準確性。

1.2 程序執行環節

根據具體的控制要求，在主程序中會調用不同的子程序，為了更為直觀的體現出控制過程，一般都會配套使用顯示裝置，可以把控制狀態、采集的數據和具體的執行情況，更為直觀地反應給操作人員。調用采集到的數值進行計算，通過對多種數值的計算和邏輯處理，采用多種控制算法，則會形成控制輸出的數據。值得注意的是，必須要保證數值和采樣環節的一致性，避免輸入錯誤的控制數據和指令，從而對煤炭安全生產造成影響[1]。

1.3 控制輸出環節

控制程序執行完成后就會轉入到輸出環節，PLC 控制器會不斷刷新控制邏輯和數值，執行機構會控制控制邏輯進行動作，輸出的控制數據也會決定著控制對象的行程和開度。控制可以通過模擬量輸出端或開關量輸出端口完成，隨著通信技術不斷完善，很多執行機構都集成了開放性的通信端口，可以實現與PLC 控制器的通信，控制數據也可以通過通信方式來完成。很多PLC 還集成了互聯網通信端口，使得PLC 的組網性能和控制能力得到進一步提升，為組建起大范圍的工控網創造條件。

2 PLC 技術在煤礦機電系統應用分析

2.1 PLC 控制技術在絞車系統中的應用

煤礦生產中多采用絞車裝置來實現提升作業，PLC 控制技術已經在絞車系統中得到了大量的應用，提高了絞車系統的控制性能。絞車控制系統主要由于高壓主回路、控制回路、運行速度檢測電路、行程檢測電路等構成，還配置了高清的人機顯示界面。PLC控制系統可以準確地采集絞車系統的運行參數，根據生產需要控制好絞車的上提、下放速度，可以避免絞車運行過程中受到更大的沖擊力，PLC 控制系統可以絞車機械特性輸入速度提高頻率，經過效率控制單元判斷出能量的再生能力。把采集數據采集間隔設置在50ms，準確錄入碰開關在該時間內的頻率，采集到的數據信息會輸入到PLC 數據庫中，通過控制程序的調用轉變為控制信號，可以更為準確的控制絞車的運行速度。對絞車運行方向的控制，需要在特定時間內來累加和存儲開關敲擊頻次，比如，在5s的時間內，接觸開關總共產生了2 次變化，如絞車的上部位置碰到接觸開關時，形成向上方向的推力從而把絞車運行方向轉變為向上運行。相反，如果開關只出現了1 次變化，絞車下部位置碰到接觸開關生成控制命令，使絞車的向下方運行。如果絞車裝置在超負載情況下運行，PLC 控制器則會形成報警信號，通過人機界面發出超負載警報，由操作人員進行及時的控制[2]。

2.2 井下風門監控系統的應用

煤礦井下風門可以把巷道內的渾濁空氣排放出來，并吸入新鮮的空氣，降低巷道內瓦斯濃度，對于保證煤礦安全生產發揮出重要作用，必須保證風門處于正常的位置。傳統的控制方式中，需要操作人員手動調節風門開度來控制巷道的通風，由于礦井中存在著負壓，控制起來存在著較大的難度，如果操作不當會出現風門損壞的問題。采用PLC 控制系統之后，可以利用紅外傳感裝置來對風門兩側巷道進行監測，識別判斷巷道中是否有車輛通過。當檢測到有車輛經過風門，PLC 控制會向控件機構發出控制命令，從而使風門處于開啟狀態。可以更好地保證風門控制的準確性，避免開關風門引起安全事故，可以避免人為操作失誤，實現對風門控制的自動化。PLC 監測控制系統還可以配置巷道空氣質量傳感裝置，當巷道內瓦斯濃度超過標準，控制系統則會及時發出報警信息，自動控制巷道不同風門的開閉，啟動排風裝置把危險氣體排出到礦井外。

2.3 提升系統的應用

提升機是實現煤炭運輸的關鍵設備，原來的控制方式是有用交流接觸器和繼電器等電氣元件來進行控制，由于操作十分頻繁，很多電氣元件使用壽命都比較短，控制效率也無法提升。把PLC控制技術引入到提升系統中，可以更好地提高提升機的控制精度，安裝的傳感裝置可以實時監測提升機的運行狀態。如果提升機存在運行故障，會及時向操作人員發出報警信號。PLC 控制技術應用，可以實現提升機速度的自動控制，還可以根據煤炭運輸情況進行制動控制。進一步提高了提升機運行可靠性，可以及時發現運行故障，采取有效的措施對故障進行處理。還可以進行停車制動控制[3]。先進的PLC 監測控制系統保證了提升機的可靠運行，提高了控制精準性和故障處理的及時性。把控制系統應用到外接電路中，可以實現對罐籠和箕斗的勻速運行、抓升等控制，可以實時檢測輸入信號是否正常，不存在異常情況則會解除制動，存在故障則會停止行車。

2.4 膠帶運輸機系統應用

煤炭開采使用的膠帶運輸機原來采用人工控制方式，停止運輸時需要調整液壓系統的輸出壓力，讓閘瓦可以更好地與制動片產生接觸，使制動阻力變大而使機械停止運轉。該種制動辦法會由于摩擦產生較大的熱量，對煤礦帶來很大的安全隱患。利用PLC 監測控制技術可以實現對制動片工作狀態的監測，利用間歇式制動的辦法，避免制動過程中形成火花。

3 結語

煤礦機電系統利用PLC 控制技術，可以進一步提高煤礦生產的安全性，使機電系統結構得到簡化，可以對煤礦機械運行狀態和煤礦環境進行監測，具有較強的抗干擾能力，提高了煤礦機電系統的整體效率。