可編程控制器(PLC)技術(shù)在煤礦機(jī)電的應(yīng)用

李油生

摘要：可編程控制器（PLC）技術(shù)是一項較為完善的數(shù)字化運(yùn)算操作系統(tǒng)，在工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。介紹了可編程控制器（PLC）的概念、功能和工作原理，進(jìn)而探討了可編程控制器（PLC）技術(shù)在煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦；PLC技術(shù)；提升機(jī)；電控系統(tǒng)

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0056－02

可編程控制器（PLC）技術(shù)基于可編程控制器的功能和工作原理，在實(shí)際應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下兩個方面：①PLC技術(shù)操作簡單、使用方便。PLC在運(yùn)行中采用簡單的梯形圖、邏輯圖和語句表等編程語言，無需計算機(jī)知識，因此，PLC技術(shù)控制系統(tǒng)開發(fā)周期短，易于現(xiàn)場調(diào)試。當(dāng)改動在線編程程序時，只需要改動控制方案而不需要拆動硬件，這樣可以減少PLC的生產(chǎn)和應(yīng)用成本。②PLC技術(shù)采用的可編程控制器功能可靠性高、抗干擾強(qiáng)，且前期安裝、調(diào)試工作量和后期檢修工作量較少?？傊琍LC技術(shù)是一種自動化、智能化和數(shù)字化的控制技術(shù)，在煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了顯著的現(xiàn)場控制效果。

1可編程控制器技術(shù)的基本概述

1.1可編程控制器的概念

可編程控制器，簡稱PLC，是指可通過編程或者軟件配置來改變控制對策的控制器，主要采用一類可編程的存儲器作為其內(nèi)部的存儲器，進(jìn)而完成邏輯運(yùn)算、控制程序、定時、計算與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入、輸出，控制各類型的機(jī)械或者生產(chǎn)過程。PLC已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)或系統(tǒng)管理中，其硬件結(jié)構(gòu)基本與計算機(jī)相同，主要由電源、中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊和通信模塊構(gòu)成。PLC的電源在整個控制系統(tǒng)中起著重要作用，良好、可靠的電源系統(tǒng)，穩(wěn)定的交流、電壓是確保PLC正常運(yùn)行的重要硬件設(shè)備；中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞，它可以按照PLC編制控制程序自身的通信模塊，迅速接收、存儲從PLC鍵入的用戶程序數(shù)據(jù)，還可以通過檢查電源、存儲器、I/O輸入輸出接口電路和警戒定時器的運(yùn)行狀態(tài)，判斷出用戶程序中存在的語法錯誤。另外，在PLC運(yùn)行中，可以采用掃描的方式將現(xiàn)場所有輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都接收且儲存到I/O映像區(qū)，之后可以通過PLC讀取用戶程序，然后按照PLC面向用戶程序的各種指令規(guī)定，執(zhí)行對用戶程序的邏輯運(yùn)算、計算機(jī)算術(shù)操作等面向用戶程序的指令，之后再將執(zhí)行指令結(jié)果送入存儲器或者I/O映像區(qū)。在所有面向用戶程序的指令執(zhí)行完畢后，再將I/O映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或者輸出存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的輸出裝置。如此循環(huán)進(jìn)行，直到PLC停止運(yùn)行。PLC的存儲器主要包括用戶程序的存儲器和系統(tǒng)軟件的存儲器兩種。輸入輸出接口電路包括現(xiàn)場輸入接口電路和現(xiàn)場輸出接口電路：現(xiàn)場輸入接口電路是由光耦合電路和微機(jī)構(gòu)成的輸入接口電路，是PLC與現(xiàn)場控制之間的接口界面的輸入通道；現(xiàn)場輸出接口電路是由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成的輸出接口電路，是PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的控制執(zhí)行裝置輸出相應(yīng)的控制信號的輸出通道。

1.2PLC技術(shù)的功能和工作原理

PLC技術(shù)在工作中的功能主要包括控制功能、運(yùn)算功能、編程功能、通信功能、診斷功能和處理功能等。PLC技術(shù)的控制功能主要是順序邏輯控制功能，該功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過采用單回路或者多回路控制器來控制模擬量，也可以采用專用的智能輸入輸出單元完成PLC所需要的控制功能，從而提高PLC的數(shù)據(jù)處理速度，節(jié)省了存儲器的容量。例如，可以采用PID控制單元、高速計數(shù)器和帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等來實(shí)現(xiàn)PLC的控制功能。簡單的PLC技術(shù)的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計時運(yùn)算和計數(shù)運(yùn)算等功能，普通的PLC運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等，較復(fù)雜的PLC運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等。PLC技術(shù)的編程功能主要是通過在線編程和離線編程方式實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)用順序功能圖（SFC）、梯形圖（LC）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言，這五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言可以滿足各種特殊場合的控制要求，且采用中央控制單元（CPU）完成PLC對現(xiàn)場控制系統(tǒng)的調(diào)試和操作。PLC技術(shù)的通信功能是指通過采用大中型PLC的多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場控制系統(tǒng)和管理網(wǎng)的連接，采用串行與并行通信接口、RIO通信接口和常用的DCS通信接口等，提高PLC的通信網(wǎng)絡(luò)速率，加快對數(shù)據(jù)和狀態(tài)的傳輸速度，提高PLC與現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)的控制效果。PLC技術(shù)的診斷功能包括對現(xiàn)場控制硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的診斷。通過對硬件進(jìn)行邏輯診斷可以找出硬件設(shè)備的故障位置，而軟件系統(tǒng)的診斷是通過軟件系統(tǒng)對PLC的內(nèi)部性能和功能進(jìn)行診斷，找出軟件系統(tǒng)的故障點(diǎn)，這樣可以減輕檢修人員的勞動強(qiáng)度，縮短檢修時間，提高檢修工作效率，確保系統(tǒng)和設(shè)備的正常運(yùn)行。PLC技術(shù)的處理功能是指PLC通過采用掃描方式，加快實(shí)時數(shù)據(jù)的處理速度。

2PLC技術(shù)的應(yīng)用

將PLC技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)改造中，極大地改善了提升機(jī)的繼電保護(hù)控制系統(tǒng)。在原操作臺上轉(zhuǎn)換刀閘，實(shí)現(xiàn)新、舊提升機(jī)系統(tǒng)的更新，然后再將轉(zhuǎn)換后的刀閘安裝在電樞上。對制動系統(tǒng)潤滑油泵進(jìn)行改造，通過多路航空插頭的控制功能來實(shí)現(xiàn)新、舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，這樣可以使新、舊系統(tǒng)互為備用，在新系統(tǒng)運(yùn)行匯總時老系統(tǒng)與之并存，從而確保煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，由于煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)的主要功能是對箕斗提升完成減速、加速、保護(hù)等控制操作，而基于PLC工作原理和功能，結(jié)合煤礦箕斗提升機(jī)電控系統(tǒng)的控制要求，對煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)PLC應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計。采用PLC來檢查輸入信號狀態(tài)和保護(hù)裝置運(yùn)行是否正常，如果檢查結(jié)果顯示正常，則應(yīng)該接觸安全制動器；如果檢查結(jié)果不正常，則應(yīng)該禁止開車，然后按照PLC技術(shù)的工作原理和運(yùn)行程序，在煤礦提升機(jī)點(diǎn)信號從井下發(fā)出之后，執(zhí)行PLC發(fā)出的面向提升機(jī)電控系統(tǒng)的減速、等速、加速、保護(hù)和低速爬行等指令，同時將低頻率的電源投入使用。在完成低速爬行等操作程序之后停止PLC的運(yùn)行，停車卸載PLC，此時完成了煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)的提升改造工作，極大地提高了煤礦井下機(jī)電控制系統(tǒng)的控制效率和控制效果。

3結(jié)束語

綜上所述，為了提高煤礦提升機(jī)的運(yùn)行效率，需要對煤礦現(xiàn)有的提升機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造?；赑LC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和功能，在提升機(jī)改造和提升機(jī)電控系統(tǒng)中發(fā)揮了很大的作用， PLC技術(shù)已經(jīng)成為煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)升級改造的重要技術(shù)，提高了煤礦井下生產(chǎn)效率和安全性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕

Programmable Logic Controller（PLC）Technology in Coal Mine Electromechanical

Li Yousheng

Abstract: Programmable logic controller（PLC）technology is a more comprehensive digital computing operating system, has been widely used in industrial machinery production control. Introduces the programmable logic controller（PLC）concept, functions and working principle, and then discusses the programmable logic controller（PLC）technology in the coal mine hoist control system application.

Key words: coal; PLC technology; hoist; electronic control system