PLC 在選煤廠自動控制系統中的應用

孔慶柱

（兗煤礦業工程有限公司綜機安撤中心，山東鄒城 273500）

0 引言

PLC 作為一種可進行編程的邏輯控制裝置，其主要依賴于可實施程序編寫特殊內部程序，同時對使用者可進行各個指令執行，從其核心觀測，PLC 為一種在工業生產進程中，強調操控的特殊計算機。編程與存儲元件、CPU、輸入與輸出裝置等，為PLC 核心硬件，主要職能與人體大腦類似，系統各項元件及裝置均由其負責，存儲與運算元件、控制電路等均為CPU 核心構成，多以集成式電路芯片為主，與其他電路相聯動，實現各項控制功能。本文概述PLC 系統，且將其在選煤廠具體應用進行分析。

1 PLC 系統概述

1.1 PLC 集控系統結構分析

根據功能異同，選煤廠集控系統可劃分為集控中心與PLC 分站，與其對應為上位機與下位機，其中上位機功能為：①對布設于各個位置設備電流、運行及過載信息、壓力、電路溫度、電壓、煤塊品質予以顯示；②系統運行進程中，將火警、盜警等信號依賴于上位機，對其進行接收及記錄；③整個系統中全部選煤設備啟動及停止，均依靠上位機實施遠程操控實現；④根據相關圖像、表格等方式，上位機可將收集及記錄的參數進行整體分析處理。

下位機核心功能為：①系統運行進程中，下機位主要收集、處理相關具體作業參數，將具體指令予以下發，與上位機構建良好聯動，實現數據信息交換；②下位機負責監測收集參數主要涉及煤塊大小、品質及相關設備運行壓力、電路溫度等；③設備運行期間，其電流變化處于下位機監控下，若運行電流一旦超出設定范圍，下位機對設備進行控制，立即停止運行；④系統電路實時溫度也在監測范圍內，若溫度超出設定限制，系統會發出警報予以提醒，圖1 為PLC 控制系統示意圖。

圖1 PLC 控制系統示意

1.2 PLC 控制方式

1.2.1 分布控制

對PLC 分布式控制系統而言，其構成要素較多，不僅需上位機、主機做以支撐，而且生產中微機分站不可或缺，此種控制主要強調多級別控制。同時將CPU 進行分級設置，各個模塊根據實際工作所需完成自身職能，且各個模塊均能實現獨立工作。PLC 控制系統在處理信號數據進程中，通常損耗時間較短，且速率較快，被廣泛應用于工業控制裝置安全保護中。PLC 中所有的I/O 信號，均采用光電隔離，主要將生產外及控制器內電路進行隔離。針對部分大型PLC 控制系統而言，為增強自身安全性及穩定性，可通過雙處理器或三處理系統實現。為切實與選煤廠生產實際控制要求匹配，多數控制器需以模塊化展示，通過電纜將其進行連接，立足于生產實際所需，進行科學、合理組合。

PLC 分布式控制為選煤廠未來發展主流，該系統不僅使安全性得以保證，而且擁有較佳的流暢性，各個模塊可實現獨立工作，僅依靠一個電纜，便可將主機與分站進行連接，具體的操作指令及信息實現輸送及反饋。選煤廠內部低壓配電室難以集中，為將其進行集中控制，在內部布設分站，且采用屏蔽通信電纜，構建分布式控制系統。

1.2.2 集中控制

PLC 集中控制系統不受生產環境因素影響，各個模塊均布設設備運行及故障顯示裝置，為工作人員查看運行狀態及故障分析提供便利。與電氣控制相較，PLC 控制系統將其速率慢、觸電易抖動缺陷予以完善。選煤廠PLC 集中控制，主要依靠計算機，將生產實際狀況進行管理及實時檢測，一般操作人員通過集中控制室，便可將所有操作完成，且利用相關模擬顯示屏，將系統中參數信息予以獲取，切實提升生產效率，具有較強的靈活性。但其集中式控制存在部分不足，主要表現在以下3 點：①1臺計算機對生產進程進行控制，若此臺計算機出現故障，無法進行正常工作，將給選煤廠造成嚴重影響，全部生產環節將停止；②從集中控制室內部至各個生產環節中損耗大量電纜及傳感器，工作復雜及量大，擴展較為困難，不利于系統實現自動化；③計算機自身存在風險，軟件未能趨于成熟化，對其升級及維護需投入較大資金，才能確保軟件專業性及安全性。

1.3 PLC 優勢

PLC 具有較多優勢，主要表現為以下3 點：①可靠性高，PLC 通過模塊化結構，在選煤生產進程中，多以機架為主，擁有安裝簡單、調試便利、維護頻次少等優勢，同時在惡劣電磁干擾環境下，仍然可進行使用，被選煤廠集中控制普遍應用；②通用性強，PLC 類型較多，組網方式多樣，對其生產工藝完成硬件配置，便可投入于生產中，若生產工藝或設備變更，硬件能力在滿足要求基礎上，僅需對其上位機進行調整即可；③PLC 編程語言功能強，PLC 可通過梯形圖、功能塊圖、順序功能圖、指令表等完成編程，語言較為簡單，與選煤廠電氣原理相吻合，便于電氣工人熟悉掌握。

2 PLC 在選煤廠控制系統中的應用

2.1 抗電源干擾

PLC 裝置在抗電源中實際應用，主要將工頻干擾消除，主要通過設置屏蔽電源，且需進行雙層布設，實現具體屏蔽保護，采取方式可從以下方面入手：①為從根源上遏制電源干擾，需設置各類屏蔽層，如屏蔽電纜、局部屏蔽等；②隔離型設備，對電源也具有抑制作用，可通過使用性能優良的隔離型設備，消除電源干擾同時科學、合理的布線，一定程度抑制電源干擾；③電源若存在不穩定，短期內波動頻次較多，給PLC 系統模塊造成嚴重影響；④帶有屏蔽層變壓器擁有較佳的抗干擾能力，或在電源端給予濾波電路，可減少設備與地面間干擾；⑤根據實際狀況，不影響整體布線情況下，盡可能將電源線呈現為平行方式，減少電源干擾；⑥為使交流電網電壓處于穩定狀況，可通過將其補給電源予以處理，且將電壓調整器進行完善優化，圖2 為分離供電系統。

圖2 分離供電系統

2.2 操作控制

設備在啟動及停止時，為避免煤炭壓制設備，需將設備進行逆流啟動，且根據生產實際所需，將各個設備啟動時間進行科學、合理布設，防止堆煤現象發生，切實降低設備啟動期間對電網造成嚴重沖擊。設備停止進程中均與啟動相同，進行逆煤流方向設置，且對其設備停止時間進行設置。相關控制方法較多，主要包含集中、就地、檢修等，對集中控制而言，在調度室便可將各類操作控制完成，實現設備啟動及停止動作；就地控制主要指針對單臺設備進行調試及檢測；檢修控制特指設備正處于維修階段，未能實施集中或就地控制，為維修人員人身安全提供保障。

2.3 耦合電壓的調控

2.3.1 模擬信號

模擬信號受各類因素影響，如信號弱、分布參數大、信號傳輸線路長等，加劇信號干擾程度，所以針對輸入信號源及接收端接地狀況，需設置相應屏蔽線在接收端進行處理，且為直流處理，若一旦連接至交流電，地線在電位差作用下，兩點間屏蔽層產生電流噪聲，不僅未能消除干擾，還將懸浮電壓帶至輸入端。輸出信號抑制方式與輸入端相同。

2.3.2 開關信號

盡可能選取較高的導通及關閉值的隔離器，切實對輸入信號進行約束，輸出信號可立足于可能產生干擾的繼電器，對其進行連接，在繼電線圈上增加設備吸收回路，避免繼電器出現不當動作。

2.3.3 建立連接電纜

在模擬信號控制點看選取進程中，需充分考量屏蔽層，一般此種電纜自身帶有屏蔽層，開關信號實際傳輸需在電纜支持下實現，進行長距離布線時，盡量不選取多芯電纜，為切實將屏蔽范圍擴展，需將備用芯線與接地線予以連接。

2.4 動態圖形顯示

通過PLC 系統，可將各個信號予以真實展現，如設備開關、操作、預警信號等，多以動態畫面呈現。工作人員只需在控制室內，便可完成生產設備運行狀況查看及管理，此種方式對速率具有一定要求，需在一定時間內，將工業相關數據及邏輯進行及時處理，對選煤廠較為適用。PLC 系統在開放系統運行期間，為邏輯控制高效處理提供便利。

2.5 接地裝置

接地裝置對PLC 系統具有重要作用，可切實降低電壓沖擊概率，為系統正常運行提供支撐。應將PLC 主機進行獨立接地，且根據廠家給予具體參數進行嚴格操作，其主要核心表現安全生產及抗干擾。高質量的接地為該系統最佳的抗電磁途徑，其形式繁多，主要涉及以下4 方面：①對輸入端信號元件進行接地處理；②將交流電源N 線進行接地；③為避免產生各類干擾，應選取銅導線進行接地；④為避免出現漏電等現象，對操作人員安全構成威脅，需將設備外部進行接地處理。

3 結語

隨著煤場的不斷發展，煤場的控制及管理成為關注焦點，需將選煤廠設備及工藝流程予以優化及改善，對煤場PLC 系統及以太網進行優化及升級，切實提升選煤廠生產效率，實現經濟效益最大化，為選煤廠提供更好的服務，促進選煤廠穩定發展。