浅谈煤炭化工自动化中PLC控制系统的应用

（延安职业技术学院化工化学系，陕西 延安 716000）

摘 要：在PLC技术不断发展进步的背景下，其应用也逐步多元化，在许多领域都得到了深入应用，比如化工领域、煤炭领域、信号系统等。PLC技术可以大幅提升相关领域的自动化程度，尤其是在煤炭化工中，更是可以在多个环节实现自动化生产。本文对PLC控制系统做了简单介绍，深入分析了PLC控制系统在煤炭化工自动化中的实际应用，以期加强相关工作。

关键词：PLC控制系统;煤炭化工;应用

PLC控制系统是在PLC可编程控制技术的基础上集成的控制系统，可以实现多种控制功能，具备广阔的应用前景。随着各种硬软件不断完善，PLC控制系统实现了大幅飞跃，已经在煤炭化工自动化中取得了深层次应用。

1 PLC系统

PLC系统的全称是Programmable Logic Controller，意为可编程逻辑控制器，是一种基于数字运算的电子系统，适用于多种工业环境。PLC起源于上世纪六十年代，其目的就是取代继电控制器。在信号处理技术、计算机技术以及控制技术不断发展进步的背景下，PLC系统的功能也在不断完善和强大。

PLC控制器主要包括了中央处理器、储存器、电源、输入装置和输出装置五个部分，和计算机的基本构成类似。PLC控制器在进行控制操作时，其工作流程主要可以分为三个环节。

首先，进行采样输入。PLC控制器对输入数据和状态以此扫描读取，并将其存入I/O映像单元。在采样输入完成后，控制器转入执行和输出阶段，在这两个阶段中，如果输入发生变化，I/O映像单元内的数据状态是不会发生改变的。所以，在输入脉冲信号时，其宽度需要大于扫描周期。才能确保输入信息被读取。

其次，程序执行阶段。在这一阶段中，PLC控制器对程序从上而下依次扫描。在扫描梯形程序图的过程中，优先扫描梯形左边触点构成的控制线路，然后逐步向右扫描。即在扫面流程上表现出先上后下、先左后右的顺序。在程序执行的过程中，只有I/O映像单元内的数据可以保持不变，其他软设备或输出点在I/O映像单元或RAM单元内的数据和状态都可能出现变化。

最后，输出阶段。在完成程序扫描后，PLC控制器就会进行输出刷新。根据I/O映像单元内的数据和状态对输出锁存电路进行刷新，借由输出电路实现外设驱动。如此，就完成了PLC控制器输出。

PLC系统的功能强大，应用广泛，但是也存在许多干扰影响到PLC系统的性能，比如内部干扰和外引线干扰等。所以，在PLC系统的运用过程中，需要根据PLC系统的基本特点进行合理利用，并且要在应用过程中切实排除存在的干扰，优化PLC系统作用。

2 PLC控制系统在煤炭化工自动化中的应用研究

（1）装配煤系统中PLC的应用。在生产焦炭的过程中，需要将焦煤、肥煤、瘦煤和气煤按照一定比例进行混合，在焦炉中完成焦化。焦化质量的关键在于四种煤的配比，因此，需要优化配比控制，提升焦化成效。

通常情况下，煤炭配比是根据四种煤的水分值和流量值来进行确定的，先设计配煤方案，再进行实际配煤。在PLC系统的思想下，就可以设计出自动化的配煤系统，其基本原理如下图1所示。

在配煤过程中，PLC系统主要是对配煤的停止启动、自动化配料、皮带运输、速度等进行控制，其控制部分主要就是由配料控制模块和开关量构成的。皮带停止启动信号和配料模块信号通过开关输入模块，可以实现对配料的选择和控制。将配料模块的采样信号和给定流量进行对比，就可以使电机转速自动调整，按照信号改变下料量，以便实现精度控制。

从目前的实际情况来说，装煤系统是煤炭化工经济效益的重要影响因素之一。传统的装煤系统自动化程度不高，经常出现不均匀的问题，对运输成本造成了很大影响。通过PLC系统对装车系统进行改进，不仅可以节约装车时间，还可以对装煤车进行动态跟踪，根据装煤车的基本情况自动确定装煤数量，提前做好装煤准备。

（2）备煤环节的PLC控制。备煤环节就是准备焦化原料，主要是在备煤车间进行相关工作。备煤车间包括了受煤工段、破碎工段、配煤工段、混合室、传输机械等组成，还有部分辅助生产的设施。部分企业使用先配煤再粉碎的流程进行备煤处理，然后在混合室直接进行混合。

备煤过程的设备众多、流程复杂，每个环节之间都形成了一定交叉。PLC系统是自动化控制系统，在备煤车间中容易受到粉尘、空气等外界因素影响，导致控制功能出现障碍。备煤控制对PLC系统的指令反应会受到诸多环境因素的影响，比如压力、电流、温度等，即便PLC系统正在不断完善和升级，在备煤环节中仍显得控制吃力。

备煤环境的PLC控制关键在于强化PLC系统的抗干扰能力，可以从PLC系统的常见故障入手制定对应的措施。PLC系统常见故障可以分为内部故障和外部故障两类，内部故障来自PLC系统自身，是其抗性能力不强的表现，需要增强PLC系统硬软件的抗性。外部故障主要是由备煤车间环境因素引起的，可以对PLC系统设置保护装置，减少外界因素造成的影响。不仅如此，还可以对备煤车间的生产环境进行优化，引入降尘系统、温控系统等，促进PLC系统的运行环境逐步改善。

（3）井下排水中PLC系统应用。井下排水的重要性不言而喻，也是煤矿生产中的重点工作之一。在井下发生涌水时，如果无法及时进行排水，就会给生产作业和人员安全形成严重威胁，因此需要对煤矿地下水进行实时监测。目前，我国许多煤矿排水系统还是使用继电器进行控制，水位监测、水泵启停都是人工进行，这不但增加了工作量，而且降低了效率。所以，可以利用PLC控制系统实现这一系列操作。

设计井下排水的PLC控制系统，应当根据井下排水的实际需求出发，充分考量井下环境、安全标准、控制器可靠性和元器件稳定性。在煤泥中设置数字传感器监测水位以及电源，确保能够及时发现问题，以便迅速排除问题保证井下安全。利用PLC系统代替传统的继电控制器，可以实现井下监测和排水的自动化，大幅提升井下作业安全。

3 结束语

PLC控制系统的功能多样，性能强大，在煤炭化工自动化中表现出来很强的适用性。通过PLC控制系统，不仅可以提升安全和质量，还可以大幅降低劳动强度，对提升煤炭化工的经济效益具有显著作用。

参考文献：

[1]施俏春.PLC控制系统在煤炭化工自动化中的应用探析[J].煤炭技术，2012（12）.

[2]王林.化工自动化系统中PLC控制系统的应用分析[J].煤炭技术，2012（12）.

[3]姚振龙.浅析PLC在电气自动化中的应用与发展[J].科技创新导报，2011（26）.