探究煤矿机电设备控制中PLC技术的应用

６６　南Ｉｌ　－ｌ　２０１３年．第９期　

伴随着控制技术、计算机技术、通信技术和传感器技术的　快速蓬勃发展，信息自动化技术的应用已越来越广泛。可编程　

序控制器（以下简称ＰＬＣ）作为一种非常成熟的高性能自动化逻　

辑控制装置，目前已经被广泛应用于钢铁、石油、化工、电　

力、建材、机械制造、汽车等各个行业。本文针对ＰＬＣ技术在机　

电设备领域的自动化控制应用，结合实际，就其在机电设备使　

用过程中的应用进行探讨，为其在机电设备自动化领域的进一　步研究与应用提供参考。　

一、ＰＬＣ技术特点及适用范围　

（１）ＰＬＣ技术特点。ＰＬＣ作为一种专门为在工业环境下应　用而设计的数字运算操作的电子装置，采用可以编制程序的存　

储器．用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计　

数和算术运算等操作的指令．并能通过数字式或模拟式的输入　

和输出，控制各种类型的机械或生产过程。其具有如下特点：　

①可靠性高．抗干扰能力强。ＰＬＣ由于采用现代大规模集成电路　技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干　

扰技术，具有很高的可靠性。②配套齐全．功能完善，适用性　

强　现代ＰＬＣ大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控　

制领域。③易学易用，深受工程技术人员欢迎。ＰＬＣ接口容易，　

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，　

只用少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的　

功能④系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。　

⑤体积小，重量轻，能耗低　（２）ＰＬＣ适用范围。目前，ＰＬＣ在国内已广泛应用于钢　

铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通　运输、环保及文化娱乐等各个行业，适用范围大致可归纳为：　

①开关量的逻辑控制，如注塑机、印刷机等；②模拟量控制，　

如生产配套的Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换模块；③过程控制，如在冶金、化　工、热处理、锅炉控制等场合；④数据处理，如造纸、冶金领　

域的过程控制系统；⑤通信及联网，￣［ＪＰＬＣ间的通信及ＰＬＣ与其　它智能没备问的通信　

ＰＬＣ在煤矿通风机自动控制系统中的应用　胡恩芹　（东辰集团公司鑫丰公司）　摘要：本文介绍了ＰＬＣ在煤矿通风机自动控制系统中的具体应用情况，　该控制系统通过采集外界各个设备的检测信号，对２台通风机及电机进行自　动控制，与上位机通信，合理控制两台电机的起停，同时实现故障报警及停　车。通过ＰＬＣ的应用，大大提高了工作效率，增强了安全系数，为煤矿生产带　来良好的安全和经济效益。　关键词：ＰＬＣ煤矿通风机自动控制　１煤矿通风机自动控制系统原理　通风机是井工开采的瓦斯矿井的首要设备，其安全生产地位十　分重要，担负着源源不断地从井下抽出污浊空气，满足新鲜空气的供　应，如果设备一旦停止运转，可能造成井下瓦斯等有害气体浓度超标　或施工空间温度升高以及氧气含量下降，严重影响作业人员的安全　和正常生产，因此，开采瓦斯矿井都配备两台或更多的通风机，保障　井下生产的安全性和供风的连续性。随着科技的发展，通风机的操作　及监控向自动化、智能化方向发展，大大减少人力、物力资源的浪费，　可采用可编程控制器ＰＬＣ对煤矿通风机各设备及高压电机进行自　动监控。我们设计通过在电机高压开关柜上装综合保护装置，采用　ＲＳ一４８５串行通讯，将各台电机的电压、电流、功率等数据传送至以　太网交换机，并通过各种传感器将电机温度、振动、风机风压等参数　传送到ＰＬＣ，从ＰＬＣ中将数据传送以太网交换机，上位机与以太网　交换机相连，将各被监测状态数据显示出来，同时将上位机的控制信　号传送至ＰＬＣ，操控各执行装置，实现通风机的实时检测与控制。　２系统的总体设计　２．１系统软、硬件选型　２．１．１上位机选用研华高档工控机　２．１－２采用工业以太网、ＲＳ４８５、ＭＰＩ通讯实现数据交换　２．１．３组态软件用西门子ＷＩＮＣＣ，使风机的运行状态直观的显　示在监控电脑画面上。　２．２　ＰＬＣ的功能及选型ＰＬＣ在系统中完成下列任务：①采集外　界各设备的状态信号及模拟量信号②ＰＬＣ内部根据逻辑程序控制　启动各台通风机，并实现两台通风机风门闭锁、预定时间自动切换等　功能③通过检测外界各设备参数，通过程序逻辑运算，发出报警及故　障信号，实现通风机报警及自动跳闸等功能。　根据上述功能，安徽淮南矿业集团丁集煤矿使用的通风机，其系　统选用西门子Ｓ７—３００系列的ＰＬＣ，它属于模块组合式ＰＬＣ，由电　源模块、ＣＰＵ模块、数据模块、通信模块等组成，可根据需要构成不　同的系统，本着经济实用、可靠等原则，我们选用３１５系列的ＣＰＵ、　ＳＭ３２１型数字量输入模块、ＳＭ３２２型数字量输出模块、ＳＭ３３１型　模拟量输入模块。　３软件实现　ＰＬＣ接收上位机发送过来的起停信号，实现对通风机风门及电　机的起、停控制，从而控制通风机系统协调、可靠地运行。其中数据传　输主要是通过以太网来完成的。采用ＳＩＥＭＥＮＳ的ＯＰＣ—Ｓｅｒｖｅｒ来　实现ＰＬＣ与上位机的逻辑对应，且ＰＬＣ通信采用以太网通信。　ＰＬＣ与综保装置采用问答式ＲＳ一４８５通讯，协议设定如下：ＡＳＣ　ｌＩ码、８位数据位、１位停止位、偶校验、波特率为９６００ｂ／ｓ．　总体设计流程图如下：　本系统用ＳＥＴＰ７软件进行在线和离线操作，ＰＬＣ编程用梯形图　和ＳＴＬ语言进行编程。　

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PLC技术在煤矿皮带运输系统中的应用及意义研究

作者：李清波

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第12期

摘 要：皮带运输系统是煤矿生产的核心环节，并且在我国煤矿生产系统不断发展的过程中，传统煤矿皮带运输系统已经无法满足生产的需求。因此，为了提升煤矿皮带运输系统性能，逐渐将PLC技术应用到煤矿皮带运输系统中，通过利用可编程存储系统中的一些相关控制，对煤矿皮带运输系统的运行状态进行控制，以此保证煤矿皮带运输系统处于正常的运行状态，进而满足煤矿生产的需求，并且带来了良好的经济效益。

关键词：煤矿皮带运输系统；PLC技术；煤矿生产；经济效益

PLC技术也叫做逻辑编程控制器，主要是利用可编程储存器，用于内部存储设备，展开相应的逻辑运算、控制等工作，并且通过数字或模拟式输入或者输出控制方式，对各种类型的机械以及生产过程，进行良好的控制。煤矿皮带运输系统作为煤矿生产中，不可缺少的一个环节，不仅可以远距离运输，运输量也相对较大，也带来了良好的经济效益。但是，在煤矿皮带运输系统使用的过程在，其安全性和稳定性成为重点解决的一个问题[1]。为了提升煤矿皮带运输系统运行中的稳定性，逐渐将PLC技术应用到其中，并且充分了发挥其优势，加强煤矿皮带运输系统运行的控制力度，保证运输系统的稳定性，具体的应用内容在下面的的内容中，进行了简要的分析和介绍。

1 PLC技术分析

尽管PLC技术起步相对较晩，历史时间相对较短，但是在各种信息技术的配合下，发展是速度却是相对较快的。1969年美国首先研制出世界第一台PLC技术设备，并且在不断研制的过程中，逐渐取代了继电器控制程序。其实，PLC技术在刚刚研制的过程中，各项技术和功能还在完善阶段，所以受到了很多方面的限制。但是，在PLC技术不断发展的过程中，再加之各项信息技术不断配合，在20世纪70年代得到了广泛的应用，解决了原来很多受限制的问题，将PLC技术的优势得以全面发挥，例如：数据传达、数据处理等功能，并且在我国煤矿行业中，提升了良好的生产效率，以及良好的经济效益。

科技论坛　民营科技２０１４年第１期　基于ＰＬＣ技术在矿井提升机电控制系统的应用分析　李晓晖　（中安联合煤业化工有限公司朱集西煤矿，安徽淮南２３２００１）　摘要：当前矿山企业取得了较快的发展，在矿山企业生产中其安全生产是关乎企业生存的重大问题。在矿山企业生产当中，其矿　井提升机是非常重要的设备，其对生产工艺的要求较高，所以为了有效的提升矿机提升机的运行能力）Ｌ＿ｖ－作效率，则需要科学、合理的　对其电控系统进行控制，这就需要利用到可编程序控制器，即ＰＬＣ技术，这项技术应用的时间已有几十年，现在随着其在应用中不断发　展和完善，其技术有了较大的提高，而且应用的也非常广泛。现从提升机对电控装置的要求入手，分析了老式矿井提升机电控系统存在　的主要问题，同时对ＰＬＣ系统的功能和特点进行了介绍，并进一步对ＰＬＣ技术在提升机电控系统中的应用进行了具体的阐述。　关键词：矿井提升机；电控系统；ＰＬＣ技术　在矿山生产过程中，矿井提升机是非常重要的设备，其运行的　安全性直接关系着矿井生产的安全。随着对提升机生产工艺要求的　不断提高，业内人士也加大了对提升机电气传动和电气控制装置的　研究力度，使矿井提升机的安全性和可靠性得到了有效的提升，　ＰＬＣ技术自二十世纪七十年在在矿井提升机电控系统上应用以来，　提得了非常好的控制效果，且随着其技术的发展，目前已在矿井提　升机中得到广泛的应用。　１　提升机对电控装置的要求　矿井提升机具有单水平提升系统和多水平提升系统，但无论哪　种系统，其都是一种循环往返的生产机械，不断的提长循环，其循环　运行方式较为固定，只是单水平的提升机在上升及下降过程中其运　动距离是相同的，而多水平提升系统其距离则不一定相同。根据提　升机的运行方式和矿山企业的固有特点，对提升机电控系统的要求　如下：１）能够四象限运行。２）￣Ｊｌ、减速度的大小符合有关规程的规　定。３）具有良好的调速性能。４）工作方式转换容易。５）要设置准确　可靠的速度给定装置，以实现加、减速时的平稳运行。６）要设置完善　的故障监视、安全联锁、信号报警及闸控电路，确保系统安全运行。　２老式矿井提升机电控系统存在的主要问题　２．１不适应现代化矿井的管理要求。ＰＬＣ技术应用到老式矿井提　升机电控系统中，虽然也起到了有效的控制功能，但由于老式的提　升机电控系统功能较少，没有通信功能，所以在提升过程中无法将　实时信息传统给调度及其他生产管理部门，由于信息的不联通，所　以导致管理工作相互脱节，生产效率无法提高。　２．２智能性差。老式电控系统由于其在设计之初受技术及其他条　件所限，所以其没有快速指示故障位置的功能，这样一旦发生故障　的，则需要大量的人力来进行排查工作，不仅需要的时间较长，而且　还存在着故障的查找的困难，使工作效率很难提高。同时老式提升　机的电控系统其采用的都模拟控制系统，其不仅存着较为复杂的逻　辑性，同时其响应较慢，实时性差，对于需要快速响应的控制系统无　法适应，同时由于提升机的频繁启、停动作导致其继电器触点存在　着老化的情况，所以需要针对继电器的运行情况来进行定期的更　换。这些问题的存在，使老式提升机存在着较大的安全隐患。　３　ＰＬＣ系统的功能及特点　ＰＬＣ技术作为一种自动控制装置，其是集多种高科技技术于一　身，将微处理器作为其技术的核心，主要以微处理器为核心，并以其　结构简单、灵活通用。较高的可靠性等诸多优点在工业上得到越来　越广泛的应用。　机电设备电控系统由于其运行环境的具有特殊性，同时还需进　行连续的工作，所控制的对象也较为复杂，所以ＰＬＣ技术就需要有　其他控制器所无法比拟的特点，从而保证其运行的稳定性和可靠　性。其主要功能包括如下几个方面。　３、１可靠性高和抗干扰能力强。ＰＬＣ为了满足专业在工业环境下　应用的要求，采取了如下硬件和软件措施：１）内部采用电磁屏蔽，防　止辐射干扰；２）采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰；３）具　有良好的自诊断功能，可以对ＣＰＵ等内部电路进行检测，一旦出　错，立即报警；４）对程序及有关数据用电池供电进行后备，一旦断电　或运行停止，有关状态及信息不会丢失；５）对采用的器件都进行了　严格的筛选，排除因器件问题而造成的故障；６）采用冗余技术进一　步增强了可靠性。　３．２通用性强且使用方便。ＰＬＣ产品现已系列化和模块化，其配备　的各种各样齐全的　模块和配套部件，可供用户选择使用，可以　很方便地组合成能满足不同控制要求的控制系统。用户不需要自己　设计和制作硬件装置。　３．３程序设计简单且易学易懂。由于ＰＬＣ主要应用于工业上，所以　其使用人员大多数都为电气技术人员，所以针对于这种需求，ＰＬＣ　在程序设计语言上并没有使用普遍的编程语言而是采用了梯形图　语言，这种语言与继电器的控制原理图很相像，所以其对工程技术　人员在使用时带来了较大的便利。　４　ＰＩＧ在提升机电控系统中的应用　４．１工艺控制。由于ＰＬＣ编程方便、灵活和功能完善，将其用于工　艺流程控制时，并非仅将原继电器控制系统中的开关量简单地用　ＰＬＣ的逻辑关系替代，而是采用多重联锁和可靠的检验，构成功能　完善的监视与控制系统，保证提升工艺流程控制与联锁的高可靠　性，且便于操作和进行故障诊断处理。　４．２行程控制。提升机的行程控制，实质上是位置控制，保证提升　容器在预定地点准确停车。为了减少钢丝绳及设备的动态冲击和减　少对电网有功功率的冲击，并考虑到副井提升时人的感受，一般采　取加速度控制，工艺允许时，最好实现无爬行控制，以减少提升时　间，提高生产教率。　４．３监视系统。提升过程的监视，最重要的是提升行程终端的监　视，即减速段超速和过卷监视，以及等速段超速监视，实现方式多为　ＰＩＣ构成的电子式装置加井筒开关。　４．４安全回路。一是故障信号预报；二是事故停车，即完成本次提　升后闭锁；三是紧急停车，即立即进行电气和机械制动，停车后系统　闭锁。安全回路应具有完善的故障监视功能，使无论是提升机还是　安全回路本身出现故障时，都能确保实施安全制动。　４．５制动系统。制动系统除要保证可靠地实现工作制动和安全制　动外，还要完成对制动用液压站的控制及对制动系统中其它环节的　监视。由于其技术要求与安全回路相似，故一般由两台高可靠性的　ＰＬＣ构成，当其中任一台发生故障时仍可保证制动阀可靠动作，且　每台ＰＬＣ的输出模块部由另一台ＰＬＣ的输入模块进行监视。　４．６信号系统。矿井提升机的信号系统大体上可分为信号输入、信　号输出及保护系统三部分。将去向信号、开车命令及提升类别信号　送人ＰＬＣ的输入端，经处理输出各种指令或保护信号。　矿井提升机作为煤矿企业当中最重要的井下机电设备，其运行　的可靠性和稳定是十分重要的，将ＰＬＣ技术应用到矿井提升机当　中，有效地保证了系统的控制能力，同时通过ＰＬＣ的应用，使系统　对于故障的判断能力和处理能力也得到了一定的加强，使提升机运　行的安全ｌ生得以大幅度的提升，有效地提升了企业的生产效率，为　企业经济效益的提高奠定了坚实的基础。　参考文献　［１】宋伯生．ＰＬＣ编程实用指南［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２ｏ０７．　［２］梁南丁．矿井提升机电控系统的技术改造［Ｊ１．矿山机械，２００６　（１１）：７５—７７．