PLC在煤矿电气自动化过程中的应用

２０１　３．Ｎ０．０５　面　ａｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔ　机械与自动化　

ＰＬＣ技术在煤矿提升机自动化控制系统中的应用　张存柱　（１．中国煤炭科工集团太原研究院，山西太原０３０００６；２．山西天地煤机装备有限公司，山西太原０３０００６）　摘要：ＰＬＣ作为现代工业自动化控制的主要手段，有着十分广泛的应用。以ＰＬＣ为核心的矿井提升机综合自动化控制系统，　在矿井的安全生产生产过程中更发挥着重要的作用。本文首先介绍了ＰＬＣ控制系统，然后阐述了控制保护ＰＬＣ功能，最后论述　ＰＬＣ技术在煤矿提升机自动化控制系统中的应用。　关键词：ＰＬＣ；提升机；控制系统；可编程控制器　中图分类号：ＴＤ５３４文献标识码：Ａ文章编号：１００３—５１６８（２０１３）０９—００７２一Ｏ１　ＰＬＣ作为现代工业自动化控制的主要手段，有着十分广泛　的应用，而ＰＬＣ通信控制网络在自动控制领域中的应用更是方　兴未艾。以ＰＬＣ为核心的矿井提升机综合自动化控制系统，其　技术性能好、事件处理快、可靠性高、维护调试方便且控制柜体　积小，尤其是引入了ＰＬＣ通信网络以后，调速系统的控制将不再　依赖Ｉ／Ｏ信号，可同通过通信方式交换过程数据，其交换的信息　量大、传输距离远、外部接线大为减少，且实现了统一编程组态、　集中控制、监视和管理。这都有利于提高系统自动化水平和安　全可靠性；也有利于提高系统运行效率和充分发挥全数字调速　的技术优势等。　１上位机监控系统　随着计算机技术的发展，目前上位监控系统主要采用工控　机、工控机与触摸屏一体机和打印机等。上位机监控系统主要　实现人机通信、监视、控制与操作；系统运行状态、速度曲线、电　流曲线、当前故障、生产报表等显示。打印机可以实时打印事故　记录、生产报表、系统运行数据。同时，上位机监控系统可以同　全矿的生产、管理系统交换数据，实现网络化的控制及管理。上　位计算机配置以太网卡，按标准以太网协议与ＰＬＣ通信，作为操　作员站、工程师站、管理站及更高层次的应用，其传输效率最高，　是当今自控领域发展的主流。　２　ＰＬＣ控制系统　ＰＬＣ作为控制核心和网络系统的主站，它承担着整个提升　机电控系统的数据采集、数值运算、信号处理、通信控制、系统管　理及自检、诊断等任务，其在电控系统中的位置非常重要。通常　需要配置不少于两套的ＰＬＣ，一套为主控ＰＬＣ，另一套为监控　ＰＬＣ，二者互为监视、比较和备用。同样两套ＰＬＣ，最为先进的是　按全级别热备冗余（电源冗余、ＣＰＵ冗余、控制网络冗余、上位计　算机冗余等）配置和采用标准以太网通信。ＰＬＣ控制系统的技　术发展新动向。　（１）主ＣＰＵ时刻更新备用ＣＰＵ，主ＣＰＵ故障时，备用ＣＰＵ能给　切换（小于１　０　ｍｓ）。这就意味着双ＣＰＵ在任何时刻都具有完全　相同的程序、状态而热备冗余，从而具有最高级别的系统可靠性。　（２）热备冗余的切换，不影响系统操作和运行、不丢失数据　和程序、不导致增量输出和误动作，最大限度地避免了因硬件故　障而造成的停机现象。　（３）每个ＣＰＵ上集成有以太网接口（可冗余配置），能很方便　地连接上位计算机系统，可作为操作员站、工程师站、管理站及　更高层次的应用。控制器是按标准以太网协议通信、编程及组　态，传输速率达ｌＯＭｂｉｔ／ｓ，符合当今自控领域内的技术与“信息高　速公路”相结合的发展主流。　（４）每个ＣＰＵ上集成有两个ＲＳ一２３２Ｃ接口，可以按Ｍｏｄｂｕｓ　协议与第三方的只能设备通信，如与高压开关柜内的电力监控　单元通信，能方便地实现四遥（遥测、遥控、遥信、遥调）功能而无　需增加任何硬件开销。　（５）可扩展的通信接口，能方便地与全数字直流传动、交频　器等通信，传动控制将不再依赖Ｉ／０信号，而是借助数据报文过　程进行数据交换，并且通信介质采用光缆，具有最高级别的抗干　扰能力。　３控制保护ＰＬＣ功能　７２　控制保护ＰＬＣ根据外部输入的有关开关量、模拟量、光电编　码器脉冲等信号进行逻辑运算、数值运算，完成提升机的启动、　运行、停车等整个提升过程的运行控制及保护，主要功能有：行　程控制、提升控制及中间闭锁、安全回路控制、井筒信号控制及　联锁、过卷监视及控制、速度监视及控制、速度包络线监视及控　制、逐点的速度监视及控制、液压站控制和恒减速控制、钢丝绳　滑动监视及控制、传动装置监视及控制、闸瓦磨损监视及控制、　电源故障监视及控制、控制系统故障监视、报警及控制、故障诊　断、记录、过电压保护、过电流保护、错向保护等功能，为了提高　ＰＬＣ控制保护功能的可靠性，对于关键的故障监测点，应采取多　通道、多元件及软件、硬件并用等手段，实现“多重化”的控制保　护功能　４　ＰＬＣ技术在煤矿提升机自动化控制系统中的应用　近年来，我国的变频技术发展迅速而且日益成熟，调速更加　的方便，性能更加的优良而且具有较高的可靠性，被广泛的应用　于各个领域。可编程控制器（ＰＬＣ）是一种数字运算操作的电子　系统，能够进行逻辑运算、顺序控制以及算数运算等操作，具有　适应性强、编程简单、抗干扰强的优点。采用ＰＬＣ控制变频器，　与传统的继电器控制相比，提升机制动更加平稳，操作更加简　单，提高了控制精度，降低了生产过程中的故障率。下面重点阐　述ＰＬＣ在安全回路控制中的应用。ＰＬＣ的安全回路设计主要是　出现机械、电气故障，控制提升机进入安全保护状态，确保工作　人员和设备的安全，主要有以下几种保护措施：（１）报警显示。　会在工作参数出现异常时，如当冷却器温度过高时，保护系统进　行报警显示。（２）二次不能开车。当提升机的设备出现异常，有　电机绕组过热，提升机不能进行再次的启动。（３）立即电气制　动。当提升机在工作中，出现故障时，提升机将立即进行制动，　停止运行。（４）立即安全制动。安全制动是保护系统的最后环　节，当提升机或是安全回路本身出现故障时都能准确地实施安　全制动　５结论　随着数字控制技术的发展和ＰＬＣ技术水平的提高，ＰＬＣ技　术在提升机控制系统中的应用越来越广泛。数字监控器也逐渐　取代了机械式监控器和井筒开关，并作为提升机安全运行的后　备保护，在提升机的生产过程中发挥的作用也越来越大。ＰＬＣ　技术在控制系统中的使用大大地提高了提升机的控制性能，也　提高了系统自动化水平和安全可靠性，有利于提高系统的运行　效率，促进矿井的安全、和谐、健康发展。　参考文献：　［１］李金金．基于ＰＬＣ控制的变频调速在矿井提升机中的应　用［Ｄ］．太原：太原理工大学，２００７．　【２］陈新立，王进野，王致杰，等．矿井提升机安全综合控制策　略的研究【ＪＪ．煤炭工程，２００７（３）：９７—９９．　作者简介：　张存柱（１９６５年一），男，高级工程师，１９８５年毕业于阜新矿　业学院，现任中国煤炭科工集团太原研究院、山西天地煤机装备　有限公司内蒙古分公司常务副总经理。

三菱PLC在煤矿生产中的应用与探究

【摘 要】随着电子技术和工业自动化技术的发展，为实现矿井各生产系统设备的自动控制和现代化管理提供了良好的技术保障，采用ＰＬＣ技术为操作监控平台，有效的提高了煤矿生产水平和经济效益。

【关键词】工业自动化；PLC；经济效益

１ PLC概述

PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。具有如下特点。

1.1 可靠性:对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性

（1）PLC不需要大量的活动组件和接线电子组件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。

（2）PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了MTTR，使可靠性提高。

（3）PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。

（4）PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用 计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。

1.2 易操作性

PLC的易操作性表现在下列几个方面:

（1）操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。

（2）编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和了解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。

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。　

浅谈PLC的特点及在选煤厂的应用

可编程控制器简称PLC，是近年来发展迅速，应用面广的工业控制装置。为了进一步优化选煤厂工艺流程，提高自动控制程度，选煤厂采用PLC控制技术与生产工艺的要求和特点相结合的方式，实现了自动控制多台设备连续性作业，降低了作業人员数量和劳动强度，有效减少了人员、设备操作等因素造成的产品质量问题和安全事故，提高了生产工艺中高精度控制的准确性。文章主要介绍了PLC的特点及在我公司工业生产中的具体应用。

标签：PLC特点；选煤厂；应用

PLC是一种主要针对开关量控制的工业微型计算机。对于选煤厂恶劣的工业生产环境，机电设备的简单拖动，设备集中控制的特点来说PLC可以很好的胜任。就我厂而言，由于采用了较为先进的大型PLC系统，再加以配套使用的各种在线检测仪器。不仅大大提高了生产率，还提高了生产的安全性。

1 可编程控制器（PLC）的特点

可靠性高：PLC采用模块化结构，选煤厂工业生产所使用的PLC以机架为单位，其安装简单、调试方便、维护工作量小，且大多数PLC可以工作在恶劣的电磁干扰环境中，因此，PLC可以在大多数工业环境中直接使用。

通用性强：PLC模块种类丰富，组网方式灵活多样，用户只需根据生产工艺对PLC进行硬件选型。硬件确定并组网以后，即使生产工艺或者现场设备不断变化，在硬件能力达到生产实际使用量的前提下，仅需通过改编上位机程序就可以满足新的需求。因此，PLC在工厂自动化生产中会被广泛使用。

PLC编程语言功能强大：PLC程序可以通过梯形图、功能块图、顺序功能图、结构化文本、指令表五种方式进行编程，PLC编程语言简单易学，特别是梯形图编程，与现场电气原理图相似，使得电气工作人员易于掌握。PLC可以通过编程实现逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能。

2 PLC在选煤厂生产中的应用

2.1 选煤厂生产工艺对PLC的逻辑要求

选煤厂的生产具有连续性强的特点，设备之间相互制约，互为掣肘。其中任何一台设备的突然停车都会导致设备中积压煤炭，跑煤、跑水，介质浪费、耙子压死等现象。因此选煤厂的生产工艺对PLC有着较高的要求。