煤礦機(jī)電控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用

郭志峰

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司東曲煤礦， 山西 古交 030200）

引言

隨著近年來科技的迅速發(fā)展，礦山機(jī)電設(shè)備的自動化程度日益提高，PLC技術(shù)在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)的繼電器相比，PLC有著更高的可靠性和精密度，有利于保護(hù)相關(guān)操作人員的人身安全，繼而充分保障煤礦安全生產(chǎn)?？梢哉f，PLC技術(shù)已經(jīng)逐漸成為煤礦機(jī)電控制的得力助手，同時PLC技術(shù)的應(yīng)用也為企業(yè)創(chuàng)造了豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，幫助企業(yè)在激烈的市場競爭中占得先機(jī)。

1 PLC技術(shù)概述

PLC是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，其主要組成包括中央處理器、存儲設(shè)備、輸入輸出的接口電路、電源模塊、功能模塊、通信模塊等。可以說PLC就是1臺沒有鼠標(biāo)鍵盤的小型電腦。在煤礦的生產(chǎn)過程中，被用來控制各種生產(chǎn)流程，相對于原始的繼電器，PLC科技含量高，執(zhí)行的功能多，能夠讓生產(chǎn)過程更加順暢，煤礦生產(chǎn)的整體效率得到大幅度的提高。

2 PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

隨著煤礦工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，傳統(tǒng)礦山的機(jī)電控制設(shè)備已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的迫切需求，因此傳統(tǒng)的繼電器逐漸被高科技的PLC所取代，并且在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)行良好，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益［1］。相對于傳統(tǒng)的繼電器，PLC的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾方面：

2.1 使用簡單 編程方便

PLC的操作界面簡單，對于操作人員沒有過高的技術(shù)要求，如果想要加以調(diào)試，則隨時都可以，不用對硬件做出任何改動。而PLC的梯形圖程序是采用順序控制設(shè)計法來設(shè)計的，對于需要編程工作的人員來說，PLC編程的方法簡單，容易掌握。

2.2 功能強(qiáng) 性價比高

PLC集成程度高，因此只要有足夠的外接系統(tǒng)，便可以實(shí)現(xiàn)諸多功能。與傳統(tǒng)繼電器相比，雖然PLC的價格更高，但是PLC能夠承擔(dān)更多的功能，在很大程度上精簡了煤礦機(jī)電控制系統(tǒng)，而系統(tǒng)越簡單發(fā)生錯誤的概率也就越低。此外，PLC還可通過通信聯(lián)網(wǎng)，有利于建設(shè)集中管理的體系。

2.3 硬件配套齊全

目前PLC的配套硬件設(shè)施已經(jīng)相對齊全，要想真正實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，只需購買其他的模塊來配置成不同規(guī)模、不同功能的系統(tǒng)。對于原有的系統(tǒng)，如果不滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，也可以采購硬件模塊進(jìn)行相應(yīng)的升級?？傊?，PLC硬件配置的齊全讓用戶能夠隨意組裝自己需要的系統(tǒng)，為用戶提供了極大便利。

2.4 可靠性強(qiáng)

傳統(tǒng)的繼電器由于其機(jī)械設(shè)備的特殊性，在長期的使用中，特別是處于煤礦這種粉塵較多的環(huán)境中，如果繼電器密封不嚴(yán)，容易出現(xiàn)機(jī)械方面的故障，再加上碳的物理特性，較厚的炭灰堆積很可能造成短路，因此在煤礦機(jī)電中，傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)難以滿足需求，甚至已經(jīng)變成潛在的隱患。相較而言，PLC的集成程度極高，即使處于煤礦這種灰塵較多的環(huán)境中仍然能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，無需擔(dān)心碳粉堆積而造成短路。

由于PLC高度的集成性，因而PLC在發(fā)生故障時能夠進(jìn)行自我診斷，在故障發(fā)生時可以自動停止正在進(jìn)行的工作，可避免危險的發(fā)生，與此同時還能顯示是具體哪一部分出了故障，有利于迅速修復(fù)。PLC的配套硬件系統(tǒng)齊全，為修復(fù)工作提供了可靠保障。

3 PLC技術(shù)控制煤礦機(jī)電的原理

PLC的工作過程大體上分為三個階段：輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段，三個階段合稱一個掃描周期，PLC在不斷重復(fù)一個個周期中完成預(yù)先設(shè)定的程序［2］。

輸入采樣階段是PLC系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，中央處理器掃描所有輸入的數(shù)據(jù)，并存入儲存設(shè)備中，等待后續(xù)程序的執(zhí)行。在這個階段PLC存儲的信息是難以更改的，因此在調(diào)試PLC系統(tǒng)時，相關(guān)操作人員務(wù)必要引起足夠的注意。

用戶執(zhí)行階段是PLC技術(shù)通過梯形圖的模型從上到下掃描用戶設(shè)定程序，在一定的運(yùn)算之后，運(yùn)算結(jié)果被保存以待下一次引用。

輸出刷新階段是對執(zhí)行階段數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果的輸出執(zhí)行，作為一個周期中的最后一個環(huán)節(jié)，PLC在這個過程中通過先前接收的信息調(diào)控電路，達(dá)到調(diào)控煤礦機(jī)電設(shè)備的目的。

4 PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電控制中的應(yīng)用

4.1 對于井下風(fēng)門的自動化控制

井下風(fēng)門是疏通易燃易爆氣體，提供新鮮空氣的通道，目前我國多數(shù)煤礦企業(yè)的井下風(fēng)門控制都是由人力來完成，由于負(fù)壓的影響，用人力來控制風(fēng)門極為不便，而使用的力量過大很容易對風(fēng)門造成損壞［3］。對于上述問題，可以借用PLC系統(tǒng)，用紅外線傳感器來偵測有無車輛通過，有車輛通過時，中央處理器對風(fēng)門發(fā)出開啟的信號，由機(jī)械裝置控制風(fēng)門開啟，既方便又安全。

4.2 PLC技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用

采用PLC技術(shù)代替繼電器來控制礦井的提升機(jī)，能夠?qū)μ嵘龣C(jī)控制更加精確，在礦井井壁和電機(jī)中安裝傳感器以監(jiān)控提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，在電機(jī)出現(xiàn)問題或者井壁出現(xiàn)問題時能夠及時反饋給控制中心，并自動采取切實(shí)可行的應(yīng)對措施。在誤操作時也能及時提醒操作者，以避免安全事故的發(fā)生。

4.3 PLC在膠帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的膠帶輸送機(jī)中，如果要進(jìn)行停車操作，根據(jù)操作人員的操作，控制系統(tǒng)會調(diào)整液壓系統(tǒng)的油壓，液壓系統(tǒng)調(diào)整之后閘瓦與制動盤接觸，以摩擦來阻止膠帶的繼續(xù)運(yùn)行，這樣的制動方式存在明顯的弊端，如果膠帶的初始轉(zhuǎn)速較高，在制動時閘瓦和制動盤之間的摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，極易造成危險的發(fā)生。在升級PLC技術(shù)之后，系統(tǒng)則可以控制閘瓦和制動盤接觸一段時間即分離，然后再接觸，由此避免了長時間接觸產(chǎn)生高溫，也不容易產(chǎn)生火花問題［4］。

5 PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電控制的應(yīng)用上的缺陷

PLC系統(tǒng)在應(yīng)用時需要與配套設(shè)施相結(jié)合，才能發(fā)揮出理想的效果，繼而提高生產(chǎn)效率。PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電控制的應(yīng)用中仍舊存在諸多不足及缺陷，其主要缺陷就在于PLC沒有與配套的設(shè)施相結(jié)合，導(dǎo)致生產(chǎn)效率無法得到應(yīng)有的提高，經(jīng)濟(jì)效益隨之降低。

在采用PLC技術(shù)時，應(yīng)當(dāng)對配套的硬件設(shè)施予以更換。舉例而言，在升級到PLC，需要對相關(guān)電路的電力做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確保PLC在正常電流范圍內(nèi)工作。而升級到PLC之后，對于電流的控制更為精確，因此對電機(jī)也有一定的要求，如果電機(jī)過于陳舊，PLC在對其進(jìn)行微小的調(diào)整時很可能電機(jī)沒有反應(yīng)。這些問題都會對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來不利影響。當(dāng)然，這些問題并不是無法得以有效解決的，只要在升級PLC時得到重視，這些問題均能夠避免。

6 結(jié)語

實(shí)踐證明，在煤礦機(jī)電控制中運(yùn)用PLC技術(shù)，能夠提高管理工作的實(shí)效性，達(dá)到資源最大化的利用，在最大程度上保證操作人員安全的同時也提供了操作上的便捷性。可以說，PLC技術(shù)在煤礦機(jī)電控制中的運(yùn)用，為工作人員避免了風(fēng)險，提高了生產(chǎn)效率，也為企業(yè)贏得了更大的效益，可謂是一舉多得，應(yīng)當(dāng)予以高度重視。

［1］ 李帥彬.煤礦機(jī)電控制中PLC技術(shù)的有效應(yīng)用［J］.硅谷，2014（1）：68，84-84.

［2］ 任化冰.煤礦機(jī)電系統(tǒng)控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月），2013，32（8）：81-82.

［3］ 王榮華，張燕斌.PLC技術(shù)在礦山機(jī)電控制中應(yīng)用研究［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，（6）：246-247.

［4］ 畢國生.煤礦機(jī)電系統(tǒng)控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，（1）：151，157.