探讨煤矿输送系统中PLC的应用

[摘 要]从现阶段的国内煤炭行业输送系统实际发展情况来看，自动化程度普遍较低。本文对PLC技术进行了简单的介绍，认真研究了煤炭输送系统基本工作原理和相关控制要求，同时结合煤炭输送系统中PLC技术的具体应用，展望了PLC技术在煤炭行业的未来发展。

[关键词]煤矿输送系统；PLC技术 应用 设计 展望

中图分类号：V243.1；TN972 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0248-02

煤炭生产面临的环境通常十分恶劣，经常会受到噪声、粉尘等因素的干扰，所以，需要加快人工作业方式的转变，不断提高煤炭生产的自动控制水平，这样才会更好地满足煤炭生产的未来发展。PLC技术实际上为微型计算机提供了重要基础，在煤炭生产过程中，应用PLC这项技术成功达到了自动控制，逻辑控制不仅具有灵活的功能，而且能够扩展，进而使得输送系统的正常运行有了可靠的保障。此外，有效解决了煤炭输送过程发生的回路、跑偏、堆料、信号丢失等情况。

一、概述PLC技术

PLC技术比较专业的名字是可编程控制器，该技术主要通过与计算机技术相结合，立足于工业生产的实际环境，利用模仿继电器控制原理进行设计，研发出的一种新型的工业控制设备，通过一种能够进行程序编辑的存储器，能够对多种操作命令执行，包括顺序控制、逻辑运算、定时等，还可以依靠数据的输出、输入，能够成功操作控制各种类型机械与生产。用户对控制程序提前编制好，并向PLC中存储，设备系统在煤炭输送设备运行时，就会以存储的程序内容为依据，开始执行工作，使得控制操作的相关需求得以满足。PLC模拟量输入的电压信号通常均是依靠传感器变送的，具体值位于0～5V这一范围，输送速度的快慢主要依靠电压力度进行控制，输送系统的电压控制，则利用三相SCR移相调压设备来实现。对于移相调节设备控制，主要依靠从PLC模拟量输出模块输出的电流完成，电流范围为4～20mA。在这样的操作已经达到了非常规范化的要求，通过控制能够始终保持正常的效果状态。本文研究中采用SIEMENSS7-200CPU224型号对系统硬件进行控制，利用D/A与A/D，通过对EM235模拟量应用达到模块化，对系统进行控制，从而依据使用指令展开基本运算。从PLC控制性能来看，电气控制设备的抗干扰性与可靠性都特别高，而且这两方性能十分突出。在煤矿输送系统中应用PLC技术，一方面使得故障发生率显著降低了，另一方面还可以利用编程功能，进行故障自诊断程序编辑，提高了对煤矿输送系统的保护效率。发展到今天，PLC技术的规模日益壮大，在功能上有了显著的进步，越来越完善，而且重量特别轻、体积十分小、具有很强的通用性与适用性，耗能量十分低，操作起来不仅简单而且非常方便。

二、PLC技术所具有的基本特点

系统应用PLC技术实现了自动控制，显著提高了系统的自动化能力。PLC技术具有显著的科技上优势，所以和别的控制设备进行对比，PLC技术具有十分鲜明的功能特点。主要体现为：①系统从实际应用来看，对PLC技术应用过程十分简单，而且操作起来特别方便。为了提升控制设备更好地管理控制系统的效率，在安装控制系统时，往往需要进行相对复杂的编程。但是如果工作人员缺乏充实的电脑知识，对电脑操作不熟悉，实际工作起来就会非常困难。在对PLC系统应用以后，明显简化了编程的方式，PLC技术能够采取各种不同的方式编撰程序，像语言、图表等许多类型。这样系统编程的难度系数就会明显降低了，实现了系统操作的简便化。②PLC技术具有较高的性价比。从现阶段市场上控制系统的价格来看，大部分都很高，而且从功能来看趋同性非常严重，比较突出的优势还没有形成。PLC系统的发展不断完善，在功能方面越来越丰富，PLC系统能够结合不同系统的现实需求，有针对性调整功能，能够对不同类型的系统控制需求更好地满足，并且在价格方面，和别的控制系统比较，PLC系统总体上是处于平衡状态的，所以在大量的系统中PLC系统能够脱颖而出，性价比特别高。③PLC使用寿命长，可以长时间使用，很少发生损坏，具有较高的维修效率，这些也是PLC比较突出的特点。应用PLC系统过程中，系统本身能够利用CPU有效展开系统诊断，并及时判定系统中存在的故障问题，这为工作人员维护及维修提供了有力的条件，使得这一方面的工作效率显著提高了，对PLC系统中出现的问题故障，能够在最短、最快的时间内处理解决，PLC系统发生故障可能性得到了显著的降低与控制，系统正常运行有了可靠的保障。

三、煤炭输送系统基本工作原理与煤炭输送系统相关控制要求

（一）煤炭输送系统基本工作原理

煤炭输送系统能不能成功完成运输任务，很大程度上取决于带式输送机、堆取料机、相关辅助装置能不能顺利自动启动以及正常停止控制。在实施煤炭取卸操作过程中，煤炭输送系统就会收到来自于堆取料机发出的准备信号，之后完成自动启动。在尚没有启动的时候，各煤炭输送机均能够自动发出电铃响，主要功能就是提醒警告。在运行过程中，煤炭输送设备进行启停控制一定要采用联锁的方式，这样才会有效防止堆煤现象的发生，为设备正常运行做好保障。

（二） 煤炭输送系统相关控制要求

第一，在人工自动控制展开时，因为控制以最佳工况点为基础，在故障出现自动转为手工控制，所以，为了保证最佳控制要求得以实现，煤炭输送系统会同时采用许多设备装置，具体有操作台中的启停按钮、LCD触摸屏显示器、开关、急停按钮等，还有位于控制柜里面的变频器、PLC、保护单元、驱动器等。依靠PLC在通讯方面达到点对点的控制效果。第二，监控好现场，达到自动控制，围绕中央控制室为中心，煤炭运输工作人员立足于实际，充分把握运输工作现实情况，做好开关转化，启动自动控制模式。此外，为了使得煤炭输送工作人员可以更加方便地对输送情况及时掌握，利用接点转换信息向PLC煤炭输送系统中直接传送，实现自动控制。在成功发出启动信号以后，全部堆取料机都会以程序为依据，开始启动自动作业模式，从PLC触摸显示屏中，工作人员完成煤炭输送工艺相关需要选择后，PLC输煤系统则开始对作流程进行自动检测，保障设备的状态一直能够得到有效的控制，之后再启停命令。最后，安装堆料机和运行取料机，需要自动调整堆料位的实际高度，自动控制变频器。有效控制好堆料机液压站，同时还要控制好取料机运行过程中的无触点电磁感应开关，能够实现平滑换向以及灵活随意地调整速度使得煤炭输送装备的耐久性与可靠性具有稳定的保障。

四、在煤矿输送系统中PLC技术的应用

（一）基本操作方式

在煤矿输送系统中，应用PLC技术，使得煤矿企业不同环节的工作需要得到了更好的满足。关于PLC煤矿输送系统的操作方式，系统设计人员为设计了三套不一样的方案。

1、第一种方式为机上控制。机上控制实际上属于人工控制方式的一种，在实际生产应用过程中，这种方式的应用相对来说比较少。通常而言，机上控制总体上是利用工作人员直接操作PLC系统，达到有效控制系统的目的。机上控制方式能够结合工作实际情况展开灵活有效的调节，在对特殊工作需要满足方面能够发挥积极的作用。研究探讨机上控制方式不难发现，机上控制能够在一定程度上弥补自动控制存在的不足与缺陷，通常在自动控制有故障发生，影响正常运作的条件下应用机上控制这种方式，为煤矿输送系统正常运转提供有力的保障。

2、第二种操作方式为机旁操作。PLC系统一方面能够完成机上操作，对机旁的按钮进行运用，也能够实现对PLC系统的控制与操作。机旁操作实际上也没有超出人工操作的范畴，通常在具体工作进行中，工作人员采取机旁操作大部分是维护、检修PLC系统的情况下展开的，机旁操作这种方式能够实现对PLC系统的有效控制，为检修整个系统工作的开展创造了方便条件。

3、第三种操作方式为自动控制。中央控制与自动控制是自动控制的两种类型。这两种自动控制方式存在一定的差别，主要体现为：中央控制这种类型主要利用CPU实现控制整个系统；自动控制这种方式则依靠机上控制室达到控制的目的。在自动方式下，所有输煤工艺流程，会通过LCD液晶显示器触摸屏被显示出来，对输煤流程完成选择以后，PLC系统会对这一流程相关的设备进行自动检测，在这一流程全部设备都能够得到有效控制的条件下，在上位工控机上操作人员将“启动”命令发出，之后对这一流程启动。不然，PLC系统内部联锁可以对一切设备的启动阻止。在对相关流程需要进行停止时，在上位工控机上，操作人员将“停止”命令发出，依据正常顺序，PLC系统停止。对日常煤矿运输来说，中中央控制与自动控制这两种控制方式都比较常用，实际上就是利用PLC技术，实现整个煤矿输送系统的自动运转，使得煤矿生产的自动化水平得以提高，降低对人工的应用。

4、采用变频器控制取料机行走动作，使得行走工作实现自动并保持低速，采用变频器控制高速手动调车（可利用触摸屏上对行走、调车速度任意设定）耙车行走，在速度上能够达到任意调节，采用无触点电磁感应式开关，平滑换向耙车换向控制的行程开关，有效保障设备的耐久性与可靠性。

5、将料位计安装在堆料机上面，实现了对堆料料位高度的自动调整。在液压站控制方面，成功实现了对液压站的加热、启动、电磁阀等各个环节的控制。并对液压站的油温做好监测，在操作台的触摸屏上会显示油温，要是油温太低，对液压站就要禁止启动。并对液压油加热温度自动设置好。

（二）软件设计

软件设计具体内容指应用PLC系统过程中相关的主要应用程序等。就PLC煤矿输送系统来说，具体包括的软件设计有如下几方面。第一设计触摸屏软件。现代科技有了显著的发展，取得了显著的进步，PLC系统的操作已经改变了过去的按键操作方式，慢慢开始向触摸操作方向发展。PLC系统利用触摸屏操作，使得操作越来越容易简单，而且特别清楚明了，特别是在信息编辑、数据输入等方面显现出了更加突出的作用。触摸屏程序设计，实现了对系统有效控制与监视，利用触摸屏对系统设定参数输入，对系统基本参数显示，具有报警记录等功能。为能够为操作人员创造便利的操作条件，设计一共设置了参数设置画面、主控画面、查询及报警记录画面、系统状态显示画面四个监控画面。第二设计PLC软件。在煤矿输送系统尚没有对PLC技术应用以前，系统编程是必不可少的工作。对PLC程序编程时，具体工作人员需要对堆料机、取料机两个方面充分考虑。在煤矿输送系统中，取料机和堆料机是不可缺少的重要构成部分，对于煤矿输送工作的完成来说取料机和堆料机发挥着关键作用。由于取料机和堆料机在功能方面具有一定的差异，所以设计工作人员设计PLC程序时，需要注意对取料机、堆料机加以区分，程序编撰宜采用独立式的方式。

（三）设计硬件

PLC系统的顺利运转，其外部机械设备发挥了重要的支持作用，PLC系统的硬件实际上就是这些重要的机械设备。所以，PLC煤矿输送系统的运输质量要想得以到可靠的保障，在PLC系统中硬件设计方面，相关设计人员一定要充分重视。通过研究探讨PLC系统中的硬件设备可以知道，取料机与堆料机是PLC系统的两大主要硬件设备。所以有关工作人员必须明确认识到，工作过程中对取料机与堆料机的质量加强保证是首要任务，结合PLC煤矿输送系统的具体需要，确保选择应用的取料机、堆料机合适。还要注意创造条件保障取料机、堆料机的运行需要得以满足。取料机、堆料机处于运行状态时，在具体需求方面有各自不同的特殊性。所以对取料机、堆料机的运行需要，相关工作人员必须充分把握，一方面要在动能需要方面满足取料机、堆料机的运行条件，还要认真学习取料机、堆料机的实际操作程序，保障工作人员具备较高的操作能力，使得机械正常运行有可靠的基础保证。

五、结语

煤炭输送系统应用PLC技术后，在操作方面更加简单灵活，而且安全性能显著提高，越来越可靠性，在系统发生故障问题时降低了维修难度，使得维修维护越来越方便，提高了整个运输系统运行的安全程度。PLC技术在煤炭输送系统中显现出了重要的积极作用，在物力、人力、财力方面都实现了节省降低，为系统运行取得良好的效果创造了积极的条件。煤炭行业的发展速度越来越快，在整个煤炭运输系统中PLC已经取得了主导地位。就PLC技术来说，PLC技术能够实现更为强大的智能化功能，在运算与存储内容方面也会越来越完善。PLC体型完成了从超大向超小型的成功转变。PLC具有更高的通用性与适用性，实现了能耗的显著降低低。在设备配套方面越来越丰富，规范化，能够对煤炭生产过程中的需求更好地满足于控制。有效降低了输送系统在具体操作中发生错误的几率，依靠计算机技术能够快速对故障查找、定位，对故障做到有效排除，保障PLC技术有效控制，并利用触摸屏，达到了对整个工艺流程的现场监控与远程控制。现阶段网络技术、计算机技术、通信技术等方面还没有达到完全成熟的水平，在自动控制化过程中PLC是主要组成部分，将PLC技术应用于煤炭行业不同领域，一定会产生良好的控制效果，有利于为煤炭企业赢得更高的效益。

参考文献：

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[2] 王鹏；李尊衷；王哲华；矿用带式输送机保护装置的技术现状分析[J]；煤矿安全；2011年04期

[3] 顾升利；解析矿山机电控制中PLC技术的应用[J]；信息通信；2013年01期

作者简介：

唐振鹏（1981.08.26）男，满族，陕西省榆林市神木县大柳塔镇，2005年毕业于辽宁工程技术大学，电气工程及其自动化专业；工程师，目前就职于神华神东石圪台煤矿从事矿井维修电工，陕西省榆林市神木县邮编719315.