PLC技術(shù)在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應用

李靈博++安洋++雷小兵++梁志杰

[摘 要]煤炭作為我國重要的能源基礎給國家現(xiàn)代化建設提高源源不斷的動力，隨著煤炭開采力度的加大與技術(shù)水平的提高，越來越多的新技術(shù)應用在煤礦開采中。煤礦皮帶運輸系統(tǒng)作為重要的煤炭生產(chǎn)設備，在煤炭企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。本文中筆者結(jié)合實際工作經(jīng)驗，查閱諸多文獻資料的基礎上，分析煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應用，促進煤礦企業(yè)工作效率的提高。

[關(guān)鍵詞]PLC技術(shù)；煤礦皮帶運輸系統(tǒng)；應用分析

中圖分類號：TD 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0359-02

引言

作為能源的生活和生產(chǎn)的常用材料，煤炭被廣泛應用于冶金工業(yè)、電力工業(yè)和我們的日常生活中，通過煤礦企業(yè)生產(chǎn)，吸引了大量的當?shù)貏趧恿Y源進而推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。但實際一些煤礦企業(yè)盲目的追求經(jīng)濟利益，煤礦開采中使用一些急功近利的方法，舍不得在設備上投入資金，造成煤礦開采效率偏低，因此有必要做好煤礦皮帶運輸系統(tǒng)的研究工作。本文中主要闡述PLC技術(shù)在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應用。

1、PLC技術(shù)內(nèi)容與特點分析

煤礦生產(chǎn)中引入PLC技術(shù)是煤礦運輸改革中的一個重大舉措，可以很好地提升煤礦皮帶運輸?shù)男?，提升安全性和可靠性。在煤礦皮帶運輸自動化系統(tǒng)中最主要的構(gòu)成就是PLC現(xiàn)場監(jiān)控站，主要功能是監(jiān)控信息的輸出和信息的收集。PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

1.1 技術(shù)內(nèi)容

對機械生產(chǎn)和系統(tǒng)運行進行控制，保障系統(tǒng)正常運行，機械運轉(zhuǎn)安全有序。同時，針對可能出現(xiàn)的故障問題進行診斷和預警管理，保證機械生產(chǎn)順利；完成系統(tǒng)運行和生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)運算[1]。PLC利用和計算機技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)了快速的數(shù)據(jù)處理功能，使得終端的智能控制更加簡便、準確。PLC技術(shù)工作原理的核心是一個微處理器，它本身是一個數(shù)字運算的電子操作系統(tǒng)裝置，專門為工業(yè)現(xiàn)場的應用進行設計，采用可編輯存儲器，在內(nèi)部存儲中執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時計數(shù)等操作命令。

1.2 技術(shù)特點

PLC技術(shù)對大部分設備都可以實現(xiàn)兼容運轉(zhuǎn)，具有較好的發(fā)展空間，滿足系統(tǒng)的擴充和升級需要；PLC技術(shù)在應用中對供電有著嚴格的要求，如果突發(fā)斷電情況，將會對數(shù)據(jù)造成嚴重影響，因而PLC技術(shù)為了避免發(fā)生斷電損失，采用了UPC供電系統(tǒng)，以保障運轉(zhuǎn)中的電量供應，避免數(shù)據(jù)損壞，提升系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的安全性；PLC技術(shù)需要對生產(chǎn)中的許多設備進行管理。為了迎合生產(chǎn)需要，會出現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的調(diào)整需求。因而，PLC技術(shù)在這一方面的優(yōu)勢十分顯著，可以快速調(diào)整工作順序，靈活進行編程管理，隨著生產(chǎn)改變而發(fā)生改變，提升工作效率。所有的工業(yè)技術(shù)都需要一定的維護支持，而 PLC 技術(shù)的維護工作相對于一般技術(shù)有著明顯的便捷性。一般系統(tǒng)維護需要斷電拆卸進行維護，因而時常需要中斷生產(chǎn)。而 PLC 技術(shù)改變了這一模式，直接采取簡化的維護程序，不需要關(guān)閉電源就能實現(xiàn)對各個零部件和線路的插拔，保障效率的同時維護正常使用。

2、PLC技術(shù)在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應用

在煤礦企業(yè)應用中，首先需要設定好皮帶運輸程序，四臺啟動柜會將常開點串接在合閘回路當中，但合閘回路是由啟動柜自保點構(gòu)成。通過合閘之后的真空斷路器輔助接點把運行信號返回到PLC當中。啟動柜出現(xiàn)故障后，主要表現(xiàn)為預定時間內(nèi)信號返回點的準時傳達。當故障出現(xiàn)時，故障的信息通過主電機操作臺顯現(xiàn)出來。工作人員能夠方便處理，其他設備能夠通過減速器、三相電流以及繞組溫度進行分站處理，起車之前要先預警，對皮帶的檢測進行沿線控制，正常的保護能夠決定主電機的信號輸出點，確保正常啟動，總體上來看PLC技術(shù)的應用在皮帶運輸過程中起到了十分積極的作用，具體有以下幾點表現(xiàn)[2]。

2.1PLC在皮帶運輸中的應用

2.1.1運行方式

電動機以均轉(zhuǎn)速和均轉(zhuǎn)矩、1+單機、2+單機這四種主要方式運行，運行速度分別小于2.5m/s、1.8m/s、0.63m/s，運行及速度的狀況是由03XZK以及給定方式進行確定的，當1JA處于手動狀態(tài)時，速度是有內(nèi)外控制電位器決定的，但是速度保持在限制范圍內(nèi)，處于自動控制的狀態(tài)時，運行的速度則是由運行時的狀態(tài)決定的，速度值可以被任意設置。

2.1.2勻轉(zhuǎn)速和勻轉(zhuǎn)矩

煤礦在井下進行皮帶運輸過程中，勻轉(zhuǎn)矩和勻轉(zhuǎn)速的運行都是通過1+單機運行的方式。其中，勻轉(zhuǎn)矩在系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中采用的定積分器和速度調(diào)節(jié)器都是共用的，因為速度調(diào)節(jié)器在輸出的定值上還存在一定的差異，所以，在電機的電流反饋強度相同的情況下，傳統(tǒng)的電流值和直流就是相等的。運行過程中，電機其實屬于串聯(lián)，電極之間的額定磁通相同。假設電機之間的電樞電流也是相同的，轉(zhuǎn)矩就是相等的，形成了勻轉(zhuǎn)矩。系統(tǒng)處于勻轉(zhuǎn)矩的時候，要想達到最滿意的精度，必須將1+電動機設定成雙閉環(huán)的系統(tǒng)，2+電動機只是電流環(huán)跟隨系統(tǒng)，電機的出力雖然相同，但運行速度一定不同。

2.2 PLC應用于皮帶運輸?shù)谋憩F(xiàn)

2.2.1操作人性化

同傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)的操作方式發(fā)生了變化，更加人性化、PLC技術(shù)應用過程中應用了兩種操作方式，分別是自動操作和手動操作，而且這兩種方式是可以自由切換的，不需要任何輔助條件。用戶購買了PLC技術(shù)之后，只需要按照說明書進行正常的使用就可以了，通過少量接線和簡易程序設定，就能夠靈活地控制實際生產(chǎn)，在方便了操作人員的同時，充分體現(xiàn)了科技的人性化。

2.2.2控制高效化

PLC技術(shù)對整個煤炭的運輸過程都可以起到控制和監(jiān)督的作用，對系統(tǒng)當中的各個開關(guān)都進行有效的控制，工作人員結(jié)合實際的工作需要，選擇性地開啟設備，實現(xiàn)PLC技術(shù)的系統(tǒng)管理功能，減少資源的浪費，提升整體的工作質(zhì)量[3]。

2.2.3自我控制化

根據(jù)PLC技術(shù)自身的特點，為煤炭運輸工作提出了很多合理的解決辦法，對于煤礦皮帶的運輸不良現(xiàn)象做出了很多改善。最主要的表現(xiàn)就是自我的診斷以及及時的報警，這兩個方面對皮帶運輸系統(tǒng)做出了全面的檢測，在發(fā)生故障時候能夠及時預警。

2.3 變頻改造

皮帶屬于彈性材料，因而在運轉(zhuǎn)過程中包含了較大的能量儲備，一旦啟動，在沒有軟啟動裝置的條件下，內(nèi)部能量將快速釋放，在皮帶上形成較大的張力波并沿途傳播。動張力過大會對整體的機械系統(tǒng)架構(gòu)產(chǎn)生加大的損壞，這里借助PLC技術(shù)實現(xiàn)變頻改造， 設立了3臺變頻調(diào)速裝置，具體如圖2所示。

這一過程中，PLC 在整個動態(tài)控制中發(fā)揮了作用，利用I/O 裝置的反饋信息建立一個閉環(huán)回路的控制解決方案，對參數(shù)的動態(tài)變化進行實時調(diào)整，以實現(xiàn)電氣設備的自適應運行。改造時采用的西門子 S7-300 的指令運算相對普通芯片在速度和規(guī)模上有著顯著優(yōu)勢，可滿足大部分復雜程序的計算需求[4]。

3、結(jié)語

隨著人們生活水平的提高，人們對環(huán)境問題更加關(guān)注，目前煤礦機械設備智能化已成為人們關(guān)注的重點，煤礦設備內(nèi)部出現(xiàn)的各種安全問題嚴重制約著企業(yè)的發(fā)展壯大，對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展及企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營活動產(chǎn)生影響。所以實際中企業(yè)有必要采取一定的措施預防煤礦機械設備故障的出現(xiàn)，提高煤礦設備智能化。本文中筆者對煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中PLC技術(shù)進行深入分析。

參考文獻

[1] 王影.基于PLC的帶式輸送機集控系統(tǒng)的設計及運用策略[J].科技經(jīng)濟市場.2016（02）：87.

[2] 齊石.煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中幾種新技術(shù)的開發(fā)與應用[J].技術(shù)與市場.2016（06）：11.

[3] 歐文.徐莊煤礦皮帶運輸系統(tǒng)優(yōu)化及研究[J].山東煤炭科技.2014（06）：89.

[4] 李懷星.井下皮帶運輸系統(tǒng)集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)改造[J].技術(shù)與市場.2015（09）：34.