PLC控制技術(shù)在井下皮帶運輸中的應(yīng)用

[摘 要]根據(jù)實際的運輸情況和要求，為了確保安全生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，煤礦井下皮帶運輸中將采用PLC取代原有的繼電控制。文章簡要介紹了PLC及其在煤礦井下皮帶運輸中功能的實現(xiàn)，對PLC系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理進行詳細(xì)分析，并闡述了PLC在煤礦井下皮帶運輸中的應(yīng)用，并對皮帶運輸自動控制系統(tǒng)發(fā)展前景進行了展望。

[關(guān)鍵詞]PLC；煤礦；皮帶運輸；電氣制動

中圖分類號：TD634.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）48-0350-01

煤礦皮帶運輸機是煤礦的主要設(shè)備之一，皮帶運輸系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)中最常用的系統(tǒng)。隨著科技的不斷發(fā)展，軟件工程技術(shù)的不斷進步，煤礦皮帶運輸系統(tǒng)也在不斷地適應(yīng)著社會的發(fā)展，通過引進先進的技術(shù)，煤礦皮帶運輸系統(tǒng)由“工人值守”變?yōu)椤盁o人值守”，機械化、系統(tǒng)化的廣泛應(yīng)用，對煤礦開采運輸技術(shù)提出了更高的要求。煤礦皮帶運輸系統(tǒng)的全方位的自動化系統(tǒng)應(yīng)該把網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控與多媒體等融為一體，其中最為重要的是監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)管系統(tǒng)，本文主要描述了當(dāng)前PLC技術(shù)在煤礦皮帶運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，主要結(jié)合SCADA系統(tǒng)中的調(diào)控技術(shù)來對整個煤礦皮帶運輸系統(tǒng)進行監(jiān)視監(jiān)控和信息收集匯總，進而保證整個系統(tǒng)的正常運行，保證煤礦開采到的原煤經(jīng)濟高效、安全可靠。

1 PLC概述

PLC全稱可編程邏輯控制器，是一種采用數(shù)字運算操作的控制系統(tǒng)，是專門為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的。PLC控制系統(tǒng)主要由地面控制中心和井下皮帶運輸分站組成，其中地面控制中心的核心是綜合操作臺，對整個控制系統(tǒng)進行操作和控制袁其主要工作方式有兩種，一種是自動控制，由控制中心的操作臺向控制器發(fā)出控制信號，控制器在接收信號之后根據(jù)指令完成一系列皮帶運輸機的開機、運轉(zhuǎn)和停止等工作，且自動控制能夠?qū)崿F(xiàn)對井下設(shè)備的實時監(jiān)控，包括對電機三相電流、功率、瓦斯?jié)舛纫约斑\行狀態(tài)的監(jiān)控，并將各設(shè)備的運行數(shù)據(jù)及時反饋給控制中心，以便控制中心能夠及時發(fā)現(xiàn)運行設(shè)備的故障，保證生產(chǎn)的順利進行和安全生產(chǎn)。而另一種控制則是手動控制，手動控制實際上是自動控制的補充，在自動控制出現(xiàn)電力故障等問題時，能夠手動操作設(shè)備，對設(shè)備的突發(fā)狀況進行處理。井下皮帶運輸控制分站是執(zhí)行控制中心發(fā)出指令的終端控制器，控制分站在接收到控制中心的指令后，根據(jù)指令來控制皮帶運輸機做出相應(yīng)的動作，完成井下運輸工作。井下有很多條皮帶運輸機，這些皮帶運輸機都是通過PLC控制系統(tǒng)的通信接口連接到礦井的控制網(wǎng)中，由控制網(wǎng)將各條皮帶運輸機的運行狀況傳送到控制中心，再由控制中心將收集起來的數(shù)據(jù)進行處理，從而實現(xiàn)整個礦井皮帶運輸?shù)淖詣踊刂啤?/p>

2 皮帶運輸機PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成分析

2.1 地面控制中心

地面控制中心的核心構(gòu)成為綜合操作平臺，其處于中央控制室中。通常而言，系統(tǒng)控制中心同井下控制點之間有著較大距離間隔，因此為確保監(jiān)控工作合理有效，多選用上位機對設(shè)備運行進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，其常見操作方式可分為自動操作與人工操作兩種。

a）自動操作。這種控制方法是通過操作平臺編輯發(fā)送控制指令到PLc系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)接收命令后依據(jù)預(yù)設(shè)信息實現(xiàn)對運輸機開關(guān)的控制，同時系統(tǒng)還可自動監(jiān)測反饋設(shè)備運行的各項數(shù)據(jù)，如輸出功率、三相電流等，從而對設(shè)備運行狀態(tài)進行判定，實現(xiàn)故障的及時定位與處理.

b）人工操作。這種操作方式是自控操作的臨時補充。系統(tǒng)控制人員在自控失靈的情況下可依據(jù)操作平臺所展現(xiàn)的設(shè)備運行狀態(tài)，對設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制，從而保障遠(yuǎn)程操控長時問不間斷運行。

2.2 井下運輸機分站

運輸機井下分站的關(guān)鍵組成構(gòu)件為可編程控制器（PLC），其借由調(diào)控運輸機可對井下整個運輸過程實施控制。位于井下不同位置的運輸機分站借由PLC系統(tǒng)中的通訊模塊可同井下以太網(wǎng)相連，并將其監(jiān)測到的信息數(shù)據(jù)實時傳輸至地表控制中心，從而構(gòu)成完整的監(jiān)控體系，便于地表工作人員對井下生產(chǎn)運輸井下遠(yuǎn)程控制。

3 PLC控制技術(shù)在井下皮帶運輸中的實際應(yīng)用。

在煤礦企業(yè)應(yīng)用中，首先需要設(shè)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(dāng)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(dāng)中。啟動柜出現(xiàn)故障后，主要表現(xiàn)為預(yù)定時間內(nèi)信號返回點的準(zhǔn)時傳達。當(dāng)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(shè)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(yù)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(yīng)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)。

3.1 PLC在皮帶運輸中的應(yīng)用

（1）PLC技術(shù)在皮帶運輸過程中的運行方式

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(dāng)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(shè)置。

（2）PLC技術(shù)在皮帶運輸過程中勻轉(zhuǎn)速和勻轉(zhuǎn)矩中的應(yīng)用

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(shè)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(shè)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。endprint

3.2 PLC應(yīng)用于皮帶運輸?shù)谋憩F(xiàn)

（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(yīng)用過程中應(yīng)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(shè)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）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(dāng)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(shè)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）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(yù)警。

4 皮帶運輸自動控制系統(tǒng)發(fā)展前景

如今礦產(chǎn)企業(yè)為擺脫現(xiàn)實困擾，全部挑選先進技術(shù)進行技術(shù)創(chuàng)新，以達到提高礦產(chǎn)效率、節(jié)省能源消耗、保證煤礦產(chǎn)量的目的。實施自動化控制能將運行效率和負(fù)荷能力保持平衡，防止出現(xiàn)低負(fù)荷工作的情況，在很大程度上延長設(shè)備利用時間，降低設(shè)備損耗程度，防止空轉(zhuǎn)過度帶來能量大量消耗，減少開支。同時自動化控制系統(tǒng)具有一定的防護作用，能保證設(shè)備運行安全，及時發(fā)現(xiàn)故障并加以解決。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，皮帶運輸自動化控制系統(tǒng)不斷更新和完善，逐漸表現(xiàn)出廣泛應(yīng)用的趨勢和應(yīng)用前景。系統(tǒng)的更新和發(fā)展將主要集中在：

a）中樞處理速度提升。電腦技術(shù)與材料領(lǐng)域進步提升中心處理器的性能，確保信息快速處理；

b）系統(tǒng)增加接口數(shù)量，更好地進行軟件分析和處理，保證網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系與信息分享；

c）精細(xì)傳感器，提升其信息數(shù)據(jù)搜集性能，確保信息的有效性與真實性，提高設(shè)備運行效率。

5 結(jié)語

皮帶運輸機作為煤礦井下開采運輸所不可缺少的關(guān)鍵核心設(shè)備，直接擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)安全和煤炭高效運輸?shù)戎卮舐氊?zé)。特別是近年來隨著中國現(xiàn)代化進程不斷加速，煤炭需求量日益增大，對于井下皮帶運輸機控制系統(tǒng)的性能提出了更高要求。PLC控制技術(shù)作為新型自動化控制手段，將其應(yīng)用到井下皮帶運輸機中能大幅提升設(shè)備運行的效率與可靠性，從而為礦山開采的高效、安全開展提供有力保障。

作者簡介

張澤（1990-，山西運城人，助理工程師，現(xiàn)供職于神東煤炭集團柳塔煤礦，研究方向為皮帶運輸。endprint